8. Расчет устойчивости путевой машины против схода с рельсовой колеи.

Во время работы на путевую машину действуют разнообразные нагрузки. В отличие от обычного подвижного состава могут действовать значительные боковые, продольные и вертикальные составляющие усилий, вызывающие соответственно неравномерное перераспределение вертикальных и горизонтальных нагрузок контактах поверхностей катания колесных пара и рельс. При определенном неблагоприятном сочетании нагрузок, помимо потери продольной и поперечной устойчивости, возникает реальная опасность схода машины с рельс. На колесную пару действуют вертикальные силы P₁ и Р₂, прижимающие левое и правое колеса к рельсам и, горизонтальная боковая сила У_р, стремящаяся сдвинуть колесную пару как показано на рис. 8.1.

Рис. 8.1 Силы действующие на колесную пару

;

;

Р_1Д - сила вертикального давления с учетом динамики движения по рельсам.

q – приведенный к колесу подрессорный вес q=5 кН.

К_Д – коэффициент вертикальной динамики К_Д=0,5.

;

;

;

Где tgβ_P= tg60º=1,732;

>[ ], 1,65>1,5 ,т. е. устойчивость машины против схода с рельс

обеспечивается.

9.Основы расчета рабочего технологического обору­дования щебнеочистительных машин и комплексов

Основное рабочее оборудование современной машины для глубокой очистки щебня включает выгребное устройство со скребковой цепью, роторы для забора щебня у торцов шпал, виб­рационные грохоты и систему конвейеров. Кроме того, имеется дополнительное рабочее оборудование: планировщики, уплотни­тели, устройства для укладки геотекстиля и др.

1. Расчет выгребного устройства

Расчеты цепного скребкового выгребного устройства могут преследовать различные цели:

определить скорость движения выгребной цепи, согласо­ванную со скоростью движения машины при заданных размерах цепи и подпутной балки;

определить усилия, действующие на различных участках цепи с целью оценки прочности и надежности и размеров ее кон­структивных элементов;

найти мощность привода цепи в различных режимах рабо­ты; определить параметры гидроцилиндров перемещения жело­бов и др.

В качестве примера определим мощность, которую должен развивать приводной двигатель цепи. После анализа характера движения цепи и материала на различных участках, мощность двигателя, кВт:

7.7

где К_нс - коэффициент неучтенных сопротивлений, к которым относятся дополнительные сопротивления в шарнирах цепи, со­противления, связанные со скольжением элементов цепи при по­воротах звеньев в направляющих снизу желобов, сопротивления, возникающие при взаимодействии приводной звездочки и цепи; динамические факторы разгона балласта и т.д., К_нс = 1,2 - 1,5;

Примем К_нс — 1,4.

V_ц - линейная скорость движения выгребной цепи, м/с;

Примем V_ц = 2,5 м/с.

η - КПД передаточного механизма выгребной цепи;

Примем η = 0,9.

Т₁ - сопротивление, связанное с резанием балласта зубьями и кромками скребков в забое, кН;

Т₂ - сопротивление, связанное с волочением материала скребками в забое (трение балласта о балласт), кН;

Т₃ - сопротивление, связанное с волочением материала по рабочему желобу (трение балласт о сталь), кН;

Т₄ - сопротивление, связанное с трением рабочей и холостой ветвей о желоб, кН;

Т₅ - сопротивление, связанное с подъемом балластного ма­териала по рабочему желобу, кВт.

Суммарная сила резания слежавшегося щебня в забое, кН

7.8

где К_р - удельное сопротивление резанию щебня в забое (К_р = (50- 90) кН/м²);

Примем К_р = 80 кН/м².

n₁ - число скребков, находящихся одновременно в забое;

F_c - поперечная площадь срезаемой одним скребком стружки, м².

Количество скребков в забое (см. рис.)

n₁ = L₁/t_ц

L₁- длина активной части цепи на подпутной балке, м;

Примем L₁= 3,8 м.

t_ц - шаг расположения скребков на цепи, м.

Примем t_ц = 0,32 м.

Тогда n₁ = L₁/t_ц=3,8 / 0,32 =11,88.

Площадь срезаемой стружки определяется кинематикой движения скребка и углом наклона ɤ, рад, подпутной балки к на­правлению, перпендикулярному поступательному движению ма­шины. Для магистральных машин ɤ = 0, а у универсальных ма­шин вследствие наращивания подпутной балки при работе на стрелочном переводе и поворота холостого желоба появляется этот угол.

Примем ɤ= 0 - для магистральной машины.

После анализа кинематики движения скребка, с учетом того, что абсолютная скорость движения скребка (скорость резания) V_р, м/с, является результатом геометрического сложения вектора скорости движения цепи V_ц, м/с, и вектора скорости поступатель­ного движения машины V_M, м/с (примем V_м = 0,083 м/с (300 м/ч)), а также зависит от угла ɤ, площадь срезаемой одним скреб­ком стружки:

где а_с - высота скребка, м,

Примем a_с = 0,3 м.

h_р =0,0106 м- толщина срезаемой стружки, м.

При выборе соотношения поступательной скорости движе­ния машины V_M и скорости движения цепи V_ц необходимо допол­нительно анализировать заполнение пространства между скреб­ками разрыхленным балластом (заполнение ячеек). При полном заполнении процесс резания прекратится, и, прежде всего, в зоне, примыкающей к выходу скребком из забоя на рабочий желоб. За­полнение ячеек характеризуется коэффициентом заполнения:

где Q_щ, Q_я - объемы: рыхлого щебня в ячейке и полезный объем с учетом заполнения части пространства скребком, м³;

b_с - длина рабочей части скребка с учетом зубьев, м;

Примем b_с = 0,4 м.

К_р - коэффициент, учитывающий разрыхление щебня, К_р = 1,2 - 1,3;

Примем К_р = 1,3.

К_с - коэффициент, учитывающий заполнение пространства ячей­ки объемом скребка; К_с = 0,7 - 0,8.

Примем К_с = 0,75.

Подставив значения в формулу (7.10), получим К_зап = 0,55. Ко­эффициент заполнения немного превышает рекомендуемые значения, но принципиально выгребное устройство может работать.

Сопротивление движению цепи, связанное с волочением балласта скребками в забое, кН:

где р - плотность рыхлого балласта, кг/м³;

Примем р = 1800 кг/м³.

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Как известно g = 9,8/ м/с².

f_б-б - коэффициент трения щебня по щебню, f_б-б = 0,6 - 0,8. Примем, f_б-б =0,7.

Сопротивление движению цепи, связанное с волочением щебня по рабочему желобу, кН:

(7.12)

где n₂ - число объемов балласта на длине рабочего желоба,

f_б-c - коэффициент трения балласта по стали, f_б-c = 0,4 - 0,6;

Примем f_б-c = 0,5.

а - угол наклона желоба к горизонту, рад.

Угол ɑ = 25°. При расчете на калькуляторе угол молено выра­жать в более привычных угловых градусах.

L₂ - длина рабочего желоба, м.

Примем L₂=10 м.

Сопротивление движению цепи, связанное с трением скреб­ков по рабочему и холостому желобу, кН:

7.13

где L₃ - длина холостого желоба, м;

Примем L₃ =10 м.

q_ц - погонный вес цепи со скребками, кН/м.

Примем q_ц = 1,2 кН/м.

f_c-c = коэффициент трения стали по стали.

Примем f_c-c = 0,15.

Сопротивление движению цепи, связанное с подъемом бал­ластного материала по рабочему желобу (преодоление скаты­вающей силы на наклонной плоскости желоба), кН:

(7.14)

N_дв= 64,6 кВт.

В примере были заданы заниженные параметры работы вы­гребного устройства, как и его размеры. Результат вполне реален. На машине СЧ-601 установлено для привода цепи 2 электродвигателя с номинальной мощностью 90 кВт.

По определенному значению мощности с учетом передаточ­ного числа редуктора и геометрических размеров приводной звездочки определяются параметры приводного двигателя вы­гребной цепи.