Машина для балластировки пути.
Машина ЭЛБ
Рисунок 4 — Расчетная схема к определению сил действующих на дозатор С учетом геометрической компоновки частей дозатора, их размеров и расположения относительно поверхности призмы рассчитываем силы сопротивления балласта резанию Fp и волочению Fв для корня крыла (Fрк, Fвк), основной части крыла (Fро, Fво), подкрылка (Fрп, Fвп) и щита (Fрщ, Fвщ), а также силы трения вдоль крыла Fтк и силы трения… Читать ещё >
Машина для балластировки пути. Машина ЭЛБ (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Федеральное агентство железнодорожного транспорта Сибирский государственный университет путей сообщения
МАШИНА ДЛЯ БАЛЛАСТИРОВКИ ПУТИ. МАШИНА ЭЛБ
Курсовой проект по дисциплине Устройство и основы расчета путевых машин Руководитель: Разработал: студент :
________ ___________
(подпись) (подпись)
_______________ ___________________
(дата проверки) (дата сдачи на проверку)
Краткая рецензия
______________________________
__________________________________
(запись о допуске к защите) (оценка, подпись преподавателей)
1. Назначение, работа и устройство машины, общий вид
2. Определение основных параметров машины и рабочего оборудования
2.1 Геометрические параметры
2.2 Кинематические параметры
2.3 Внешние сопротивления
3. Тяговый расчет машины
3.1. Выбор локомотива
4. Расчет механизма подъема Список литературы
1 Назначение, работа и устройство машины, общий вид
Электробалластер ЭЛБ-4С-машина непрерывного действия, предназначенная для постановки на балластное основание при выполнении работ по строительству и техническому обслуживанию пути, предусмотренных действующей системой ведения путевого хозяйства.
Электробалластер выполняет дозировку балласта, предварительно выгруженного вдоль пути, срезку балласта у торцов шпал, планировку откосов и междупутных зон призмы, подъемку путевой решетки на формируемый балластный слой. Производит грубую выправку и рихтовку пути, оправку обочин земляного полотна. Общий вид электробалластера приведен на рисунке 1.
Таблица 1- Техническая характеристика ЭЛБ — 4С
Параметры | ЭЛБ — 4С | |
Колея, мм | ||
Нагрузки от оси колесной пары на рельсы, мс — в рабочем положении — в транспортном положении | ||
Минимальное усилие электромагнитного подъемника, мс | ||
Вес поднимаемых стрелочных переводов, т | ||
Ход механизма подъема, мм | ||
Высота подъема путевой решетки, мм | ||
Величина сдвига путевой решетки, мм | ||
Перекос пути в обе стороны, мм | ||
Понижение пути от воздействия стабилизатора, мм | ||
Скорость движения, км/ч — при дозировке балласта — при подъемки пути — при рихтовке пути — при транспортировке | ||
Мощности силовых установок — основной АД 100, кВт — вспомогательные АД 30, кВт | ||
Управление рабочими органами | дистанционное | |
Обслуживающий персонал, чел | ||
Транспортирование — Отдельным локомотивом или в составе грузового поезда перед двумя хвостовыми вагонами. | ||
Масса, т | ||
1,9 — основной и дополнительный дизель-электрические агрегаты переменного тока; 2, 6, 11 — кабины: управления механизмами направляющей секции, центральная и хозяйственно-бытовая; 3, 10 — насосные станции; 4, 8 — фермы направляющей и рабочей секций; 5, 24 — межферменные связи и сферический шарнир соединения секций; 7 — нижний пост управления; 12 — автосцепки; 13, 26, 32 — ходовые тележки: задняя, средняя сочлененная и передняя; 14 — шпальные щетки; 15, 20, 22, 29 — тележки рихтовочной КИС; 16 — рабочий орган динамической стабилизации пути; 17 — устройство для пробивки балласта в шпальных ящиках; 18 — ПРУ с электромагнитно-роликовыми захватами; 19 -балластерные рамы; 21, 28, 30 — пассивные и активные рельсовые щетки; 23 — прижимное устройство; 25 — трос-хорда рихтовочной КИС; 27 — уплотнители балласта откосно-плечевой и междупутной зон призмы; 31 — дозатор.
Рисунок 1- Общий вид электробалластерa ЭЛБ — 4С
2 Определение основных параметров машины и рабочего оборудования
2.1 Геометрические параметры дозатора
Расчет и выбор параметров дозатора производим с целью обеспечения возможности формирование балластной призмы в соответствии с заданным типом верхнего строения пути. К геометрически параметрам относят: параметры, определяющие расположение частей и элементов дозатора относительно рельсо-шпальной решетки или поверхности балластной призмы; размеры частей дозатора; параметры, определяющие взаимное расположение частей и элементов дозатора.
Параметрами расположения частей дозатора являются: высота расположения нижней кромки щита и корня крыла относительно уровня головки рельса во время работы hГ и транспортировки hТ; высота расположения режущей кромки основной части крала относительно поверхности откоса призмы hОО; угол поворота крыла к оси пути б; угол наклона основной части крыла в вертикальной плоскости в. Основные параметры частей дозатора: Длина Lщ и высота Hщ; длина и высота корня крыла (L0, H0); длина и высота подкрылка (Lп, Hп); параметры, определяющие расположение опорных узлов дозатора на ферме (b0, hн, lк0, bк и др.)
Исходные данные для расчета геометрических параметров дозатора:
Высота дозировки hд, мм 10;
Рабочий угол 350;
Тип в.с.п. особо тяжёлый;
Участок 2х путный, прямой;
Рельсы Р50;
Шпалы ж/б;
Рисунок 2 — Поперечное сечение балластной призмы Высота щита (Нщ) по прототипу может быть от 900 до 1020 мм. Принимаем высоту щита равной 950 мм.
Длина щита (Lщ) определенна в соответствии с высотой режущей кромки щита над уровнем головки рельса, от контуров габарита подвижного состава, от верхнего строения пути и принята равной 2516 мм.
Боковое крыло проектируют с учетом поперечного профиля пути и размеров балластной призмы и щита.
Высота корня крыла принята по прототипу:. Длина корня крыла определяется по конструкционной схеме., т. е. длина корня крыла соответствует длине между точками 1 и 2 в горизонтальной плоскости, где — в натуральную величину.
.
Длина основной части крыла, м [1]:
(5)
где x, y, z — координаты точек 1 и 2, мм.
;
;
;
;
;
.
.
Усилие от щита передается на ферму машины через кронштейн с опорными элементами в виде роликов.
Расстояние между роликами по ширине (по прототипу) b0 = 1625 мм.
Принимаем b0 = bф. [1]
Расстояние между роликами по высоте h0
(6)
где dp — диаметр опорного ролика, м (dр = 0,14 м);
hg — наибольшая величина опускания режущей кромки щита ниже уровня головки рельса, м (hg = 0,204 м). [2]
hор=?h+0,5dp, (7)
где ?h - минимальное допустимое расстояние от головки рельса до поверхности роликов в транспортном положении машины, м (?h=0,3 м).[2]
hор = 0,3+0,5· 0,14 = 0,37 м.
Расстояние до роликов от фермы
hн=hф-hop. (8)
hн = 1,225 — 0,236 = 0,989м.
Расстояние относительно петлевого шарнира щита
(9)
Высота относительно нижней кромки крыла
(10)
где — высота крыла в месте крепления шарнира, м ( = 1 м).
Полуширина габарита подвижного состава, в который вписывается машина
B0 = 1,460 м.
Расстояние между опорными кронштейнами щита и распорками
(11)
где bк = 2,650 м. [2]
Длина подкрылка принята из прототипа и равна:
.
2.2 Кинематические параметры
Рисунок 3 — Схема к определению скорости подъёма дозатора К кинематическим параметрам дозатора относятся: скорость подъема дозатора vп; угловые скорости наклона щн и прикрытия щпр крыла. Минимальная скорость vп определяют по условиям работы на отводе возвышения с уклоном I =[i]доп. За время перемещения машины по участку длиной Lотв со скоростью vм дозатор поднимают на величину:
(12)
где = 0,70· hp
= 0,70· 0,15 = 0,11 м.
Скорость подъема дозатора
(13)
где tп — время подъема дозатора,
(14)
где vp — рабочая скорость, м/с.
Время наклона дозатора
(15)
где lн — длина участка, м (lн =10… 25 м).[1]
2.3 Внешние сопротивления
Для определения сил, действующих на дозатор, составлена расчетная схема, которая приведена ниже.
Рисунок 4 — Расчетная схема к определению сил действующих на дозатор С учетом геометрической компоновки частей дозатора, их размеров и расположения относительно поверхности призмы рассчитываем силы сопротивления балласта резанию Fp и волочению Fв для корня крыла (Fрк, Fвк), основной части крыла (Fро, Fво), подкрылка (Fрп, Fвп) и щита (Fрщ, Fвщ), а также силы трения вдоль крыла Fтк и силы трения нижних кромок крыльев о балласт Fнк.
Сила сопротивления балласта резанию для корня крыла
(16)
где k — коэффициент сопротивления балласта резанию, кН/см2
(k = 70 кПа). 2]
hрк — глубина резания щебня корнем крыла, м:
hрк=0,7· hр. (17)
hрк = 0,7· 0,15=0,11 м.
lк — длина режущей части корня крыла, м.
(18)
.
Сила сопротивления балласта волочению для корня крыла
(19)
где с — плотность балласта, кг/см3 (с = 2100 кг/м3); [2]
fб — коэффициент внутреннего трения балласта (для щебня fб = 0,8). [2]
Силы сопротивления подкрылка Fрп, Fвп:
(20)
где hрп — глубина резания подкрылком, м (hрк = hрп);
lп - длина режущей части подкрылка, м
(21)
Силы сопротивления щита Fрщ, Fвщ:
(22)
где hрщ — глубина резания щитом, м (hрк = hрщ);
lщ — длина режущей части шита, м.
(23)
Сила на вырезание балласта основной частью крыла:
(24)
где k - коэффициент сопротивления балласта резанию с учетом прижатия режущей кромки крыла к обрабатываемой поверхности (k0 = 1,3k=91 кПа). 1]
hpo — глубина резанию балласта основной частью крыла, м (hро = hрщ).
lo - длина режущей кромки основной части крыла, м (lo = 2044мм).
Сила на перемещение призмы волочения
(25)
Hо — средняя высота откосной части крыла, м (Hср = 0,71м).
Силы трения где Qпр — сила прижатия крыльев к обратной поверхности (20…25кН) Суммарное сопротивление действующее на дозатор:
(26)
3 Тяговый расчет машины
3.1 Выбор локомотива
При расчёте используем результаты определения сил, действующих на дозатор (пункт 2.3).
Требуемая сила тяги локомотива:
Fл>КтWc (27)
где Кт -коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления от микроуклонов, микрокривых, стыков рельсов и др.(Кт =1,15)
Масса машины ЭЛБ — 4С составляет 145 т (G=1422 кН).
Количество осей 8 штук, n=8.
Тогда нагрузка приходящаяся на одну ось составляет:
Q=Gn (28)
Q=14 228=178 кН Для построения графика избыточной силы тяги воспользуемся формулой [2]
Fизб=Fл-(Wпм+Wмi+Wлм+Wлi) (29)
где Wпм — основное сопротивление машины как повозки, Н
Wмi — сопротивление от уклона, Н.
Основное сопротивление:
(30)
где Gбо - вертикальная нагрузка, действующая на машину, от ее веса и сил взаимодействия рабочих органов, кН (Gбо = 1422кН); [3]
щ0 - основное удельное сопротивление, зависящее от типа подшипников колесных пар, нагрузки на ось, скорости движения наличия привода передвижения, Н/кН [3]
(31)
Wi - сопротивление перемещению машины от уклона, кН
(32)
где Gм - вес передвигающейся машины, кН
щi — удельное сопротивление от уклона, Н/кН: (щу = i). [2]
По данным тяговых характеристик принимаем тепловоз ТЭ1[3].
Масса тепловоза ТЭ1 составляет 121 т (G=1187 кН) [3]
Количество осей 6 штук, n=6. Q=198, формула (28).
Основное сопротивление:
(33)
где Gбо - вертикальная нагрузка, действующая на машину, кН (Gбо = 1187кН); [3]
щ0 - основное удельное сопротивление, зависящее от типа подшипников колесных пар, нагрузки на ось, скорости движения наличия привода передвижения, Н/кН [3]
(34)
Wi - сопротивление перемещению тепловоза от уклона, кН
(35)
где Gм - вес передвигающейся машины, кН
щi — удельное сопротивление от уклона, Н/кН: (щу = i). [2]
Fизб=248,7-(1,57+11,3+1,71+9,5)=224,6 кН Для построения графика избыточной силы тяги необходимо произвести расчет по заданным точкам:
Скорость движения, км/ч | Сила тяги локомотива, кН | ||
6,5 | |||
4 Расчет механизма подъема
Разработка механизма сводится к определению сил и затрат мощности при выполнении рабочих операций, подбору элементов привода механизмов, расчету отдельных узлов и деталей.
Условия расчета такие же, что и при определении кинематических параметров и сил, действующих на дозатор.
Для расчета усилия в распорке все силы резания балласта от призмы волочения, действующие на части крыла при работе, проектируем на горизонтальную плоскость.
Рисунок 6 — Схема компоновки опорных узлов дозатора Сила на подъем дозатора двумя механизмами
(36)
где — суммарные силы трения крыла и щита о балласт, кН;
Fтр — суммарное сопротивление перемещению щита дозатора по опорным роликам, кН
(37)
(38)
Определяем вес G, kH: щита, корня крыла, основной части крыла, основной части подкрылка.
Вес щита:
Вес корень крыла:
Вес основной части крыла:
Вес основной части подкрылка:
Определяем силу на подъем дозатора двумя механизмами Fп, кН Отсюда усилие 1ого крыла: Fп = 19 533/2 = 9776 кН
Мощность привода в начальный момент поворота крыла
(39)
Рисунок 7 — Расчетная схема к определению сил действующих на дозатор где Кн — коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от сил трения в шарнирах крыла (Кн = 1,2). [1]
з — КПД гидропередачи, 0,95
Диаметр гидроцилиндра
(40)
где рном — номинальное давление в гидроприводе, МПа (рном = 16 МПа);
зцгм — КПД гидроцилиндра (зцгм = 0,95).
Ход поршня гидроцилиндра
(41)
Принимаем гидроцилиндр для строительных и дорожных машин ГЦО4 — 40×20×400
Расход жидкости гидроцилиндра
(42)
Внутренний диметр трубопровода
(43)
Принимаем dвн = 3 мм.
Список ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Задорин Г. П. Дозирующие и профилирующие устройства путевых машин. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Новосибирск, 2000. 38
2. Соломонов С. А. Путевые машины. Москва, 2000. 756
3. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт, 1985. 287
4. Мокин Н. В. Объемный гидропривод. Методические указания по выполнению курсовой работы. Новосибирск, 1999. 39
5. СТО СГУПС 1.01СДМ.01−2007. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению. Новосибирск, 2007.