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]

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