Федеральноеагентство железнодорожного транспорта
Сибирскийгосударственный университет путей сообщения
МАШИНАДЛЯ БАЛЛАСТИРОВКИ ПУТИ. МАШИНА ЭЛБ
Курсовой проектпо дисциплине
Устройство иосновы расчета путевых машин
Руководитель: Разработал:студент :
________ ___________
(подпись) (подпись)
_______________ ___________________
(дата проверки) (датасдачи на проверку)
Краткая рецензия
______________________________
__________________________________
(записьо допуске к защите) (оценка, подписьпреподавателей)
2010
Содержание
1.Назначение, работа и устройство машины, общий вид
2.Определение основных параметров машины и рабочего оборудования
2.1Геометрические параметры
2.2Кинематические параметры
2.3Внешние сопротивления
3.Тяговый расчет машины
3.1.Выбор локомотива
4.Расчет механизма подъема
Списоклитературы
1 Назначение, работа и устройство машины, общий вид
ЭлектробалластерЭЛБ-4С–машина непрерывного действия, предназначенная для постановки набалластное основание при выполнении работ по строительству и техническому обслуживаниюпути, предусмотренных действующей системой ведения путевого хозяйства.
Электробалластер выполняетдозировку балласта, предварительно выгруженного вдоль пути, срезку балласта уторцов шпал, планировку откосов и междупутных зон призмы, подъемку путевойрешетки на формируемый балластный слой. Производит грубую выправку и рихтовкупути, оправку обочин земляного полотна. Общий вид электробалластера приведен нарисунке 1.
Таблица1- Техническая характеристика ЭЛБ — 4СПараметры 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 ихозяйственно-бытовая; 3, 10 — насосные станции; 4, 8 —фермы направляющей и рабочей секций; 5, 24 — межферменные связи и сферическийшарнир соединения секций; 7 — нижний пост управления; 12 — автосцепки; 13, 26,32 — ходовые тележки: задняя, средняя сочлененная и передняя; 14 — шпальныещетки; 15, 20, 22, 29 — тележки рихтовочной КИС; 16 — рабочий органдинамической стабилизации пути; 17 — устройство для пробивки балласта вшпальных ящиках; 18 — ПРУ с электромагнитно-роликовыми захватами; 19-балластерные рамы; 21, 28, 30 — пассивные и активные рельсовые щетки; 23 — прижимноеустройство; 25 — трос-хорда рихтовочной КИС; 27 — уплотнители балластаоткосно-плечевой и междупутной зон призмы; 31 — дозатор.
Рисунок1- Общий вид электробалластерaЭЛБ — 4С
2Определениеосновных параметров машины и рабочего оборудования
2.1 Геометрическиепараметры дозатора
Расчет и выборпараметров дозатора производим с целью обеспечения возможности формированиебалластной призмы в соответствии с заданным типом верхнего строения пути. Кгеометрически параметрам относят: параметры, определяющие расположение частей иэлементов дозатора относительно рельсо-шпальной решетки или поверхностибалластной призмы; размеры частей дозатора; параметры, определяющие взаимноерасположение частей и элементов дозатора.
Параметрамирасположения частей дозатора являются: высота расположения нижней кромки щита икорня крыла относительно уровня головки рельса во время работы hГи транспортировки hТ;высота расположения режущей кромки основной части крала относительноповерхности откоса призмы hОО;угол поворота крыла к оси пути б; угол наклона основной части крыла ввертикальной плоскости в. Основные параметры частей дозатора: Длина Lщи 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,bки др.)
Исходные данные длярасчета геометрических параметров дозатора:
Высота дозировки hд,мм 10;
Рабочий угол /> 350;
Тип в.с.п. особотяжёлый;
Участок 2х путный, прямой;
Рельсы Р50;
Шпалы ж/б;
/>
Рисунок 2 – Поперечноесечение балластной призмы
Высота щита (Нщ) попрототипу 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 головкирельса, от контуров габарита подвижного состава, от верхнего строения пути ипринята равной 2516мм.
Боковое крылопроектируют с учетом поперечного профиля пути и размеров балластной призмы ищита.
Высота корня крылапринята по прототипу: />. Длина корня крыла определяетсяпо конструкционной схеме. />, т.е. длина корня крыласоответствует длине между точками 1 и 2 в горизонтальной плоскости, где /> - в натуральнуювеличину.
/>.
Длина основной частикрыла />, м[1]:
/>, (5)
где x,y,z– координаты точек 1 и 2, мм [1].
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>.
/>.
Усилиеот щитапередается на ферму машины через кронштейн с опорными элементами в видероликов.
Расстояние междуроликами по ширине (по прототипу) b0= 1625 мм.
Принимаем b0= bф.[1]
Расстояние междуроликами по высоте h
/> (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 втранспортном положении машины, м (∆h=0,3м).[2]
hор= 0,3+0,5·0,14 = 0,37 м.
/>
Расстояние до роликовот фермы
hн=hф–hop.(8)
hн= 1,225 – 0,236 = 0,989м.
Расстояние относительнопетлевого шарнира щита
/> (9)
/>
Высота относительнонижней кромки крыла
/> (10)
где /> -высота крыла в месте крепления шарнира, м (/>= 1 м).
/>
Полуширина габаритаподвижного состава, в который вписывается машина
B0= 1,460 м.
Расстояние междуопорными кронштейнами щита и распорками
/> (11)
где bк= 2,650 м. [2] />
Длинаподкрылка />принятаиз прототипа и равна:
/>.
2.2 Кинематическиепараметры
/>
Рисунок 3 – Схема копределению скорости подъёма дозатора
К кинематическимпараметрам дозатора относятся: скорость подъема дозатора vп;угловые скорости наклона щни прикрытия щпр крыла. Минимальная скорость vпопределяют по условиям работы на отводе возвышения с уклоном I=[i]доп. За времяперемещения машины по участку длиной Lотвсо скоростью vмдозатор поднимают на величину:
/> (12)
где /> = 0,70· hp
/> = 0,70·0,15 = 0,11 м.
/>
/>
/>
Скорость подъемадозатора
/> (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 Внешниесопротивления
Для определения сил, действующихна дозатор, составлена расчетная схема, которая приведена ниже.
/>
Рисунок 4 – Расчетнаясхема к определению сил действующих на дозатор
С учетом геометрическойкомпоновки частей дозатора, их размеров и расположения относительно поверхностипризмы рассчитываем силы сопротивления балласта резанию Fpи волочению Fвдля корня крыла (Fрк,Fвк),основной части крыла (Fро,Fво),подкрылка (Fрп,Fвп)и щита (Fрщ,Fвщ),а также силы трения вдоль крыла Fтки силы трения нижних кромок крыльев о балласт Fнк.
Сила сопротивлениябалласта 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 сопротивлениябалласта 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 сопротивленияподкрылка Fрп,Fвп:
/> (20)
где hрп– глубина резания подкрылком, м (hрк= hрп);
lп– длинарежущей части подкрылка, м
/>
/> (21)
/>
Силы сопротивления щитаFрщ,Fвщ:
/> (22)
где hрщ–глубина резания щитом, м (hрк= hрщ);
lщ–длина режущей части шита, м.
/>
/> (23)
/>
Сила на вырезаниебалласта основной частью крыла:
/> (24)
где k– коэффициентсопротивления балласта резанию с учетом прижатия режущей кромки крыла кобрабатываемой поверхности (k= 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 перемещениепризмы 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 сопротивлениедействующее на дозатор:
/> (26)
/>
3 Тяговый расчет машины
3.1 Выбор локомотива
При расчёте используемрезультаты определения сил, действующих на дозатор (пункт 2.3).
Требуемая сила тягилокомотива:
Fл>КтWc(27)
где Кт –коэффициент,учитывающий дополнительныесопротивления от микроуклонов, микрокривых,стыков рельсов и др.(Кт =1,15)
/>
Масса машины ЭЛБ – 4Ссоставляет 145 т (G=1422 кН).
Количество осей 8 штук,n=8.
Тогда нагрузкаприходящаяся на одну ось составляет:
Q=G\n(28)
Q=1422\8=178кН
Для построения графикаизбыточной 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 намашину, от ее веса и сил взаимодействия рабочих органов, кН (Gбо= 1422кН); [3]
щ0– основноеудельное сопротивление, зависящее от типа подшипников колесных пар, нагрузки наось, скорости движения наличия привода передвижения, Н/кН [3]
/> (31)
/>
/>
Wi-сопротивление перемещению машины от уклона, кН
/> (32)
где Gм– веспередвигающейся машины, кН
щi– удельное сопротивление от уклона, Н/кН: (щу = i).[2]
/>
По данным тяговыххарактеристик принимаем тепловоз ТЭ1[3].
Масса тепловоза ТЭ1составляет 121 т (G=1187 кН) [3]
Количество осей 6 штук,n=6. Q=198,формула (28).
Основное сопротивление:
/> (33)
где Gбо–вертикальная нагрузка, действующая намашину, кН (Gбо= 1187кН); [3]
щ0– основноеудельное сопротивление, зависящее от типа подшипников колесных пар, нагрузки наось, скорости движения наличия привода передвижения, Н/кН [3]
/> (34)
/>
/>
Wi-сопротивление перемещению тепловоза от уклона, кН
/> (35)
где Gм– веспередвигающейся машины, кН
щi– удельное сопротивление от уклона, Н/кН: (щу = i).[2]
/>
Fизб=248,7-(1,57+11,3+1,71+9,5)=224,6кН
Для построения графикаизбыточной силы тяги необходимо произвести расчет по заданным точкам:
Скорость
движения, км/ч Сила тяги локомотива, кН
/>
/> 357 333 5 323 299 6,5 308 284 10 165 141 12 145 121 15 135 111
4Расчетмеханизма подъема
Разработка механизмасводится к определению сил и затрат мощности при выполнении рабочих операций,подбору элементов привода механизмов, расчету отдельных узлов и деталей.
Условия расчета такиеже, что и при определении кинематических параметров и сил, действующих надозатор.
Для расчета усилия враспорке все силы резания балласта от призмы волочения, действующие на частикрыла при работе, проектируем на горизонтальную плоскость.
/>
Рисунок 6 – Схемакомпоновки опорных узлов дозатора
Сила на подъем дозаторадвумя механизмами
/> (36)
где /> - суммарные силы трениякрыла 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 частикрыла, основной части подкрылка.
Вес щита:
/>
Вес корень крыла:
/>
Вес основной частикрыла:
/>
Вес основной частиподкрылка:
/>
Определяем силу наподъем дозатора двумя механизмами Fп,кН
/>
/>/>
Отсюда усилие 1огокрыла: Fп =19533/2 = 9776 кН
Мощность привода вначальный момент поворота крыла
/> (39)
/>
Рисунок 7 – Расчетнаясхема к определению сил действующих на дозатор
где Кн– коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от сил трения вшарнирах крыла (Кн = 1,2). [1]
з – КПД гидропередачи,0,95
/>
Диаметр гидроцилиндра
/> (40)
где рном –номинальное давление в гидроприводе, МПа (рном = 16 МПа);
зцгм – КПДгидроцилиндра (зцгм = 0,95).
/>
Ход поршнягидроцилиндра
/> (41)
/>
Принимаем гидроцилиндр длястроительных и дорожных машин ГЦО4 – 40 x20x400
Расход жидкостигидроцилиндра
/> (42)
/>
Внутренний диметртрубопровода
/> (43)
/>
Принимаем dвн= 3 мм.
СписокИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Задорин Г.П. Дозирующие ипрофилирующие устройства путевых машин. Методические указания к курсовому идипломному проектированию. Новосибирск, 2000. 38
2. Соломонов С.А. Путевые машины.Москва, 2000. 756
3. Правила тяговых расчетов для поезднойработы. М.: Транспорт, 1985. 287
4. Мокин Н.В. Объемный гидропривод. Методическиеуказания по выполнению курсовой работы. Новосибирск,1999. 39
5. СТО СГУПС 1.01СДМ.01-2007. Курсовой идипломный проекты. Требования к оформлению. Новосибирск, 2007.