Двухпролетный балластер ЭЛБ-3ТС

Рефераты по транспорту » Двухпролетный балластер ЭЛБ-3ТС

Сибирский государственный университет путей сообщения

Кафедра « Механизация путевых погрузочно-разгрузочных и строительных работ »

Двухпролетный балластер ЭЛБ-3ТС

Курсовой проект по дисциплине «Устройство и основы расчета путевых машин»

Пояснительная записка

ПМ.М411.07.00.00.00 ПЗ

2008

Содержание

1 Назначение работа и устройство машины ЭЛБ-3ТС

2 Электрическая схема механизма прикрытия крыла машины ЭЛБ-3ТС

3 Определение основных параметров машины и рабочего оборудования

3.1 Производственно-технологические требования к рабочему оборудованию

3.2 Геометрические параметры дозатора

3.3 Кинематические параметры дозатора

3.4 Силы действующие на дозатор машины ЭЛБ-3ТС

3.5 Конструирование частей дозатора машины ЭЛБ-3ТС

4 Проектирование механизма прикрытия крыла дозатора

4.1 Определение мощности привода

4.2 Расчет передачи винт-гайка

4.3 Расчет ползуна и направляющей механизма прикрытия крыла

5 Исследовательская часть проекта

6 Меры безопасности при работе машины

Список использованных источников

1 Назначение работа и устройство машины ЭЛБ-3ТС

Электробалластер ЭЛБ-3ТС предназначен для подъемки железнодорожного пути с рельсами всех типов на деревянных и железобетонных шпалах сдвижки пути одновременно с подъемкой подборки щебня с обочин пути перемещение его к концам шпал и формирования плеч и откосов балластной призмы.

Электробалластер ЭЛБ-3ТС применяется для строительстве как двухпутных так и однопутных участков новых линий при сооружении вторых путей а также при капитальном ремонте действующих линий.

Устройство электробалластера ЭЛБ-3ТС приведено на рисунке 1.

1-передняя тележка; 2- будка машинного отделения; 3 6 11 16-щетки: рельсовая шпальные шпально-рельсовые; 4-дозатор; 5-пульт управления дозатором; 7-четырехосная тележка; 8-направляющая ферма; 9-междуферменный шарнир; 10 – центральный пульт управления; 12 – механизм подъема и сдвига пути с электромагнитами; 13 – балластерная рама; 14 – рабочая ферма; 15- компрессор; 17 – задняя двухосная тележка; 18 - хозяйственная будка

Рисунок 1 – Электробалластер ЭЛБ-3ТС


Электробалластер ЭЛБ-3ТС состоит из двух ферм: рабочей 14 и направляющей 8. Фермы соединены междуферменным шарниром 9 опираются на тележки 1 7 17. На рабочей ферме расположены рабочие органы: механизм подъема сдвига и перекоса пути 12 балластерная рама 13 шпальные щетки 11 шпально-рельсовые щетки 16 центральный пульт управления 10 хозяйственная будка 18 и компрессор 15; на направляющей ферме – дозатор 4 пульт управления 5 рельсовые щетки 3 и 6 будка 2 с установленной в ней электростанцией.

Краткая техническая характеристика электробалластера ЭЛБ-3ТС приведена в таблице 1.

Таблица 1– Техническая характеристика электробалластера ЭЛБ-3ТС [2]

Параметры ЭЛБ-3МК

Скорость, м/с:

при подъемки пути

при дозировке пути

транспортная

1,39-2,78

1,39-4,17

22,2

Подъемная сила электромагнитов, кН 431
Высота подъема, мм 400
Ход механизма сдвига, мм 250
Мощность электростанции, кВт 100
Масса машины, т 122

На рисунке 2 приведены этапы работы электробалластера ЭЛБ-3ТС.


1 – ВСП после прохода основных машин; 2 – ВСП после выгрузки балласта в путь; 3 - дозировка балласта в путь; 4 – подъемка и частичная сдвижка пути

Рисунок 2 – Этапы работы машины электробалластера ЭЛБ-3ТС

Первый этап показывает состояние пути после прохода основных машин перед проходом хоппер – дозатора для выгрузки балласта в путь. Второй этап показывает ВСП после прохода хоппер – дозатора после выгрузки балласта в путь. Третий этап – после дозировки выгруженного ранее в путь балласта. Четвертый этап показывает состояние ВСП после прохода пути электробалластера ЭЛБ-3ТС. На четвертом этапе произведена подъемка пути и частичная сдвижка в проектное положение.

2 Электрическая схема механизма прикрытия крыла машины ЭЛБ-3ТС

Если выключатель QS1 включен то для пуска двигателя достаточно нажать кнопку SB2. При этом получает питание катушка контактора KMВ замыкаются главные контакты в силовой цепи и статор двигателя присоединяется к сети. Одновременно в цепи управления закрывается замыкающий вспомогательный контакт КМВ блокирующий кнопку SB2 после чего эту кнопку не нужно больше удерживать в нажатом состоянии так как цепь катушки контактора КМВ остается замкнутой. Кнопка за счет действия пружины возвращается в исходное положение.

В схеме предусмотрена защита двигателя плавкими предохранителями от коротких замыканий и тепловыми реле КК от перегрузок.

Для реверсирования необходимо нажать кнопку SB1 а затем SB3 что приведет к отключению КМВ и включению КМН а дальше по тому же принципу что и при пуске вперед с помощью размыкающих вспомогательных контактов КМВ и КМН что так же исключает возможность одновременного включения контакторов КМВ и КМН.

3 Определение основных параметров машины и рабочего оборудования

3.1 Производственно-технологические требования к рабочему оборудованию

- дозатор должен обеспечивать работу с любым видом балласта;

- дозатор должен повторять форму балластной призмы;

- механизмы дозатора должны быть подвижными чтобы обеспечить требуемый угол наклона;

- приводы механизмов дозатора должны обеспечивать скорость прикрытия наклона и подъема крыльев из условия безопасного производства работ.

3.2 Геометрические параметры дозатора

Расчет и выбор параметров дозатора производят с целью обеспечения возможности формирования балластной призмы в соответствии с заданным типом верхнего строения пути. К геометрическим параметрам относят: параметры определяющие расположение частей и элементов дозатора относительно рельсошпальной решетки или поверхности балластной призмы; размеры частей; параметры определяющие взаимное расположение частей и элементов дозатора.

Требуемая толщина слоя балласта м [1]:

(1)

где – толщина слоя балласта по заданию =0 35 м;

– высота подъема РШР м.

Для определения высоты подъема построены схемы: а – схема для определения объема дозировки; б – схема для определения объемов шпалы и подъемки.

а)

б)

а - схема для определения объема дозировки; б – схема для определения объемов шпалы и подъемки

Рисунок 3 – Схемы для определения высоты подъема РШР

По заданию даны условия при которых необходимо разработать дозатор электробалластера ЭЛБ-3ТС:

а) шпалы деревянные: ;

;

.


б) рельсы Р50: (в расчете учитываем высоту подкладки

).

в) плечо .

Для определения рассматривается равенство объема балласта подъемки и разности объема балласта задозированного над РШР и объема шпалы [1]:

(2)

где - объем балласта подъема РШР;

- объем балласта задозированного над РШР;

- объем шпалы.

;

.

.

Требуемая толщина слоя балласта м:

.

Размеры щита дозатора определяют вписыванием его в подферменное пространство с учетом нижнего очертания габарита подвижного состава.

Длина щита дозатора м [1]:


(3)

.

Наибольшая высота щита м [1]:

(4)

где - расстояние от нижнего уровня головки рельса до нижнего пояса фермы м ( по прототипу); - расстояние от уровня головки рельса до самой нижней части дозатора м ( из условия безопасности).

.

Рисунок 4 – Схема для определения высоты щита

На рисунке 5 представлена конструктивная схема дозатора машины электробаллаастер ЭЛБ-3ТС. По этой схеме проектируется щит корень крыла крыло и подкрылок.

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].

;

;

;

;

;

.

.

Определение положения шарниров механизма прикрытия крыла [1]:

мм;

мм;

мм.

По прототипу принимаем =625 мм; .


3.3 Кинематические параметры дозатора

Условия расчета: на крыло действуют нагрузки от сил сопротивления балласта резанию производится прикрытие крыла от до с целью обхода препятствия или уменьшения объема захватываемого балласта.

Рисунок 6 – Схема для определения скорости прикрытия крыла

Скорость прикрытия крыла определяется из условия безопасного производства работ: крыло должно быть прикрыто от до на расстоянии 25м [1]:

или (6)

где - рабочая скорость машины;

- ход ползуна (=1 1м);

=25м – из условия безопасного производства работ.


.

Предварительные расчеты показали что при такой скорости необходим двигатель большой мощностью. Поэтому необходимо уменьшить скорость прикрытия крыла. Принимаем скорость прикрытия крыла =0 06 м/с.

3.4 Силы действующие на дозатор машины ЭЛБ-3ТС

Дозатор режет балласт и перемещает его вдоль и поперек пути. При этом могут быть два случая. Первый – машина перемещается на прямом участке два крыла раскрыты симметрично на рабочий угол. Второй случай – машина перемещается на кривом участке пути расчетного радиуса одно из крыльев открыто на максимальный рабочий угол другое – на минимальный рабочий угол.

Для определения сил действующих на части дозатора составлена расчетная схема изображенная на рисунке 7.


Рисунок 7 – Схема для определения сил действующих на дозатор

Сила сопротивления балласта резанию для корня крыла Н [1]:

(7)

где к – коэффициент сопротивления балласта резанию кПа (для гравия ) [2];

– глубина резания щебня корнем крыла м (=0 15м);

– длина режущей части корня крыла м (=0 9м).


.

Сила сопротивления балласта волочению для корня крыла Н[1]:

(8)

где – плотность балласта ( для гравия ) [2];

- высота корня крыла м () [2];

- ускорение свободного падения ();

- коэффициент внутреннего трения балласта () [2].

.

Сила сопротивления балласта резанию подкрылка Н [1]:

(9)

где – глубина резания щебня подкрылком м (=0 15м);

– длина режущей части подкрылка м (=0 75м).

.

Сила сопротивления балласта волочению для подкрылка Н [1]:

(10)


где - высота подкрылка м () [2];

.

Сила сопротивления балласта резанию щита Н [1]:

(11)

где – глубина резания щебня щитом м (=0 15м);

– длина режущей части щита м (=2 2м).

.

Сила сопротивления балласта волочению для щита Н [1]:

(12)

где - высота щита м () [2];

.

Сила сопротивления балласта резанию для основной части крыла Н [1]:

(13)


где – глубина резания щебня основной частью крыла м (=0 15м);

– длина режущей части основной части крыла м (=2 044м).

- коэффициент сопротивления балласта резанию с учетом прижатия режущей кромки крыла к обрабатываемой поверхности кПа ()[1].

.

Сила на перемещение призмы волочения основной части крыла Н [1]:

(14)

где

- средняя высота откосной части крыла м.

Подставляя в формулу (14) получим [1]:

(15)

;

;

;

.


Сила трения балласта вдоль крыла Н [1]:

(16)

где - коэффициент трения балласта о сталь (= 0 35) [2].

.

3.5 Конструирование частей дозатора машины ЭЛБ-3ТС

При разработке металлоконструкций частей дозатора и узлов их соединений рассматривают характерные случаи нагружения дозатора при реализации полной силы тяги локомотива.

Первый случай – машина перемещается под уклон оба крыла раскрыты на рабочий угол. Второй случай – машина перемещается на прямом горизонтальном участке одно крыло раскрыто на наибольший рабочий угол второе полностью прикрыто; третий случай – машина на прямом горизонтальном участке одно крыло раскрыто на минимальный рабочий угол второе полностью прикрыто.

Первые два случая рассматриваются при расчете крыла на прочность. При расчете крыла на прочность в первом приближении принимают расчетную схему: крыло как балка на двух опорах с одной консолью; по длине балки действуют равномерно распределенные нагрузки [1]:

; (17)


где - силы рассчитанные для конкретного случая кН;

- длина крыла без учета длины подкрылка.

Суммарные силы резания и волочения действующие на крыло дозатора:

;

.

.

Распределенные нагрузки от сил резания и волочения действующие по длине крыла:

;

.

Рисунок 8 – Схема для определения изгибающего момента действующего на крыло


Реакции опор в шарнирах С и Е:

: ;

.

: ;

.

Для определения опасного сечения строится эпюра изгибающего момента:

1 участок (0)

;

; ;

; ;

; .

2 участок (0)

;

; ;

; .


Рисунок 9 – Схема для определения крутящего момента действующего на крыло

Для определения опасного сечения строится эпюра крутящего момента:

1 участок (0)

;

; ;

; .

2 участок (0)


; ;

; .

.

3 участок (0)

; ;

; .

.

Для определения размеров сечения в наиболее опасном сечении находим приведенный момент от изгибающего и крутящего моментов [10]:

. (18)

Наиболее опасное сечение Б-Б:

.


Рисунок 10 – Схема наиболее опасного сечения

Момент сопротивления опасного сечения [10]:

.

.

Напряжение в наиболее опасном сечении [10]:

.

- условие выполняется.

При расчете щита на прочность рассматривают первый и третий случаи нагружения дозатора. Для первого случая принимают следующую расчетную схему: щит как двухконсольная балка на длине которой действуют равномерно распределенные нагрузки [1]:

; (19)

Распределенные нагрузки от сил резания и волочения действующие по щит:

;

.

Расстояние от консоли до ролика принято по прототипу: .

Рисунок 11 – Схема для определения изгибающего и крутящего моментов действующих на щит


На щит со стороны крыла действует сила Н:

.

Реакции опор в шарнирах А и В:

: ;

: ;

.

Для определения опасного сечения строится эпюра изгибающего момента:

1 участок (0)

;

; ;

; .

2 участок (0)


;

; ;

; .

3 участок (0)

;

; ;

;

Для третьего случая нагружения принимают расчетную схему: щит как двухконсольная балка на длине которой действуют равномерно распределенная нагрузка сила на консоли от опирания крыла происходит скручивание щита.


Рисунок 12 – Схема действия крутящего момента на щит

Для определения опасного сечения строится эпюра крутящего момента:

1 участок (0)

;

; ;

;

Для определения размеров сечения в наиболее опасном сечении находим приведенный момент от изгибающего и крутящего моментов [10]:

.

Наиболее опасное сечение N-N:


.

Рисунок 13 – Схема наиболее опасного сечения

Момент сопротивления опасного сечения [10]:

.

.

Напряжение в наиболее опасном сечении [10]:

.

- условие выполняется.


4 Проектирование механизма прикрытия крыла дозатора

4.1 Определение мощности привода

Разработка механизмов 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.

Схема к расчету приведена на рисунке 14.

Рисунок 14 – Схема к расчету механизма прикрытия крыла

Для расчета силы все силы резания балласта и от призмы волочения действующие на части крыла при работе проектируют на горизонтальную плоскость и приводят к двум силам и . Составляют уравнение суммы моментов этих сил относительно шарнира соединяющего щит и крыло и определяют составляющую усилия действующую в узле Е перпендикулярно плоскости крыла.


:

где ; .

.

Сила является проекцией тяги в горизонтальной плоскости [1]:

(20)

где - угол между горизонтальной проекцией оси тяги и вектором силы град.

.

По известной определяют силу [1]:

(21)

где - угол наклона тяги к горизонтальной плоскости град.

.

По известной рассчитывают в выходном звене механизма [1]:

(22)


где и - составляющие силы в плоскости тяги кН; - коэффициент трения в ползуне (=0 5) [6].

;

.

.

Мощность привода механизма прикрытия крыла [1]:

(23)

где -КПД механизма [6]; - скорость прикрытия крыла.

.

Принят электродвигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый 4А132S4У3 с параметрами: ; .

4.2 Расчет передачи винт-гайка

Передача винт – гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Основным критерием резьбы винтовых механизмов является износостойкость.

Из условия износостойкости определяем диаметр винта [9]:


(24)

где =0 5 – трапецеидальная и прямоугольная резьба; =2 0 - коэффициент высоты гайки; []=4..6 МПа – незакаленная сталь – чугун.

.

Принимаем стандартный диаметр .

Выбрана резьба 48х5 [7]: ; ; ; ; .

;

Принимаем .

Проверяем выбранную резьбу по напряжениям [9]:

; (25)

.

4.3 Расчет ползуна и направляющей механизма прикрытия крыла

Для определения диаметра направляющей механизма прикрытия крыла необходимо построить эпюру изгибающего момента действующего на направляющую. Для этого определим реакции в опорах А и В.

На направляющую действуют момент и сила от составляющих силы :

где - эксцентриситет от до шарнира (принят =0 1м).

Для определения реакций в опорах А и В составим уравнение момента.


: ;

.

: ;

.

Рисунок 15 – Схема для определения сечения направляющей механизма прикрытия крыла

1 участок (0)

;

; ;

; .

2 участок (0)


;

; ;

; .

Момент сопротивления опасного сечения [10]:

(26)

где .

.

Напряжение в опасном сечении [10]:

.

- условие выполняется.

Принимается направляющая круглого полого сечения: ; .

Втулка применяемая в ползуне выбирается из условий:

(27)

(28)

что означает: удельная нагрузка на единицу расчетной поверхности вкладыша не должна превышать допускаемой величины.


.

Принимается втулка с внутренним диаметром наружным диаметром и длиной [8].

.

Принята втулка А 100/115 х 140 ГОСТ 1978 [8].

5 Исследовательская часть проекта

По заданию необходимо исследовать изменение наклона подрезного ножа на боковом крыле:

где - изменение нагрузки действующей на крыло;

- угол резания град (;;).

;

;

.

Рисунок 16 – График изменения нагрузки резания действующей на основную часть крыла


6 Меры безопасности при работе машины

1. К работе на машине допускаются лица прошедшие медицинский осмотр как лица связанные с движением поездов воздействием шума и вибрации.

2. Обслуживающий персонал машины должен быть обеспечен спецодеждой. Во время работы одежда должна быть застегнута стянута поясом а волосы должны быть убраны под головной убор.

3. Запрещается приступать к работе при наличии следующих неисправностей:

- при подъеме путевой решетки электромагнитный подъемник сбрасывает ее;

- при нормальном напряжении электромагнитный подъемник сбрасывает путь;

-при движении электромагниты сбрасывают поднятую путевую решетку;

-при включении механизма поворота крыла дозатора крыло не поворачивается;

- при наличии неисправности в электрической гидравлической и пневматической систем;

- неисправность тормозной системы;

- неисправность звуковой и световой сигналов;

- неисправность ходовых частей и автосцепок.

4. Для обеспечения нормальной работы деталей и их сопряжений а также для своевременного выявления и устранения возникающих дефектов необходимо проводить техническое обслуживание состоящее из ежемесячных и периодических уходов за механизмами машины.

5. Проверку основных рабочих органов производят машинист и его помощник.

6. Машину необходимо содержать в чистоте следить чтобы в кабинах на ступеньках и поручнях не было масла и грязи.

7. Машина должна быть снабжена огнетушителями расположенными в легкодоступном месте полностью готовыми к применению.

8. Не допускается хранение и перевозка в кабинах машины легковоспламеняющихся веществ.

9. Перед выездом машины на перегон необходимо убедиться что все рабочие органы приведены в транспортное положение и надежно закреплены.

10. Перед началом работы в перерывах во время работы и по окончании смены должен обязательно выполняться весь объем контрольно-осмотровых работ.

11. При работе на машине запрещается находиться на расстоянии ближе 1 м от работающих органов машины.

12. Всем членам обслуживающей машину бригады запрещается находиться на междупутье во время работы машины и пропуске поездов по соседнему пути. После оповещения приближения поезда по соседнему пути все указанные лица за исключением находящихся в кабинах машины должны сойти на обочину пути в место указанное руководителем работ.

13. Запрещается сходить с машины и садиться на нее во время движения.

14. Запрещается работа машины в темное время суток при неисправных фарах освещения рабочих органов и пути в зоне их работы.

15. Машина должна быть снабжена аптечкой с набором медикаментов и перевязочных средств для оказания первой медицинской помощи.

Список использованных источников

1. адорин Г. П. Дозирующие и профилирующие устройства путевых машин: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Новосибирск: Изд-во СГУПСа 2000. – 38 с.

2. Путевые машины: Учебник для вузов ж.-д. транспорта/ Под редакцией С. А. Соломонова. – 2-е издание переработанное и дополненное – М.: Транспорт 1985. – 375 с.

3. Машины и механизмы для путевого хозяйства: Учебник для техникумов ж.-д. транспорта/ Под редакцией С. А. Соломонова. – 3-е издание переработанное и дополненное – М.: Транспорт 1984. 440 с.

4. Толмазов А. Ф. Электробалластеры: материал технической информации.- М.: Транспорт 1965. 151 с.

5. Соломонов С. А. Балластировочные щебнеочистительные машины и хоппер – дозаторы. М.: Транспорт 1991. 336 с.

6. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие/ С. А. Чернавский К. Н. Боков И. М. Чернин Г. М. Ицкович В. П. Козинцов. – 3-е издание стереотипное. – М.: ООО ТИД «Альянс» 2005. – 416 с.

7. Анурьев В. И. Справочник конструктора – машиностроителя. М. 2001; Т.1. 728с.

8. Анурьев В. И. Справочник конструктора – машиностроителя. М. 2001; Т.2.

9. Иванов М. Н. Детали машин: Учебник для студентов высших технических учебных заведений. – 5-е издание переработанное – М.: Высшая школа 1991. – 383 с.

10. Ахметзянов М. Х. Лазарев И. Б. Сопротивление материалов. Учебное пособие для вузов. Новосибирск: СГУПС 1997. 300 с.

11.СТО СГУПС 1.01СДМ.01-2007. Система управления качеством. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению. Новосибирск 2007. 60 с.