Машина для балластировки пути. Машина ЭЛБ
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) 2010 Содержание 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 | 1520 | | Нагрузки от оси колесной пары на рельсы, мс - в рабочем положении - в транспортном положении | 25 19 | | Минимальное усилие электромагнитного подъемника, мс | 41 | | Вес поднимаемых стрелочных переводов, т | 20 | | Ход механизма подъема, мм | 490 | | Высота подъема путевой решетки, мм | 410 | | Величина сдвига путевой решетки, мм | 300 | | Перекос пути в обе стороны, мм | 250 | | Понижение пути от воздействия стабилизатора, мм | 7 | | Скорость движения, км/ч - при дозировке балласта - при подъемки пути - при рихтовке пути - при транспортировке | 20 15 6 70 | | Мощности силовых установок - основной АД 100, кВт - вспомогательные АД 30, кВт | 100 30 | | Управление рабочими органами | дистанционное | | Обслуживающий персонал, чел | 4 | | Транспортирование - Отдельным локомотивом или в составе грузового поезда перед двумя хвостовыми вагонами. | | Масса, т | 145 | | |
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 2516мм. 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 [1]. ; ; ; ; ; . . 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=G\n (28) Q=1422\8=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 | | | | | | 0 | 357 | 333 | | 5 | 323 | 299 | | 6,5 | 308 | 284 | | 10 | 165 | 141 | | 12 | 145 | 121 | | 15 | 135 | 111 | | |
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 = 19533/2 = 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 x 20x400 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.
|