Максимальный изгибающий момент в т.4 под дебалансом.
Приведённый момент:
,(2.64)
где б - коэффициент учитывающий соответствие центров касательного и нормального напряжения (б = 0,75 [4]); T - крутящий момент, Н?м.
T =Ft?d/2 ,(2.65)
где d - делительный диаметр шестерни (d = 0,25 м);
T =777?0,25/2=91,125 Н?м.
.
Диаметр вала по формуле:
,(2.66)
.
Окончательно принимается диаметр вала d = 0,04 м.
2.4.1.1 Выбор подшипников
Ранее принятый подшипник (см. п.2.4.1) проверяем на динамическую грузоподъёмность:
Стабл. >Cрасч,(2.67)
где Стабл. - динамическая грузоподъёмность взятая из таблицы [3], (Стабл. = 44,9 кН); Cрасч. - динамическая грузоподъёмность полученная методом расчёта, кН.
Cрасч. = L1/P·P,(2.68)
где p - показатель степени (для шарикоподшипников p = 3 [2]); L - номинальный ресурс подшипников, млн. об.; P - эквивалентная нагрузка, Н.
L = Ln·60·nII /106,(2.69)
где Ln - номинальный ресурс в часах (примем Ln=125 ч)
L = 150·60·1800/106=16,2 млн.об.
Эквивалентная нагрузка, Н:
P = R·V·Kд·KТ , (2.70)
где R - радиальная нагрузка, Н (R = 12959 Н); V - коэффициент вращения (V=1,[2] стр. 359) Kд - коэффициент, учитывающий нагрузки (Kд =1,35,[2] стр. 362 ); KТ - температурный коэффициент (KТ =1 [2]).
P = 12959·1·1,35·1=17494,65 H.
Срасч.=16,21/3·17494,65=44266,67 H.
Условие (2.67) выполняется. Окончательно принимаем для дебалансного вала шарикоподшипник радиальный сферический двухрядный (по ГОСТ 5720 - 75) [2]:
№ 1608 С=44,9 мм; d=40 мм; D=90 мм; B=33 мм.
2.4.2 Расчёт ведущего вала вибровозбудителя
Выполним эскизную компоновку элементов вала (рисунок 2.11, а).
На вал действуют две силы в двух плоскостях: Fr в плоскости y0z и Ft в плоскости x0z и действует крутящий момент T (рисунок 2.11, а, г).
Рисунок 2.11 - Эпюра моментов
Находятся реакции в опорах в плоскости z0y (рисунок 2.11, а):
;
.
;
.
Находится изгибающий момент в точках 1, 2, 3 (рисунок 2.11, в):
.
.
Находятся реакции в опорах в плоскости z0x (рисунок 2.11, г):
;
.
;
.
Находится изгибающий момент в точках 1, 2, 3 (рисунок 2.11, д):
;
.
Максимальный момент приложен в точке 3 под зубчатым колесом:
;(2.71)
.
Приведённый момент по формуле (2.64):
.
Тогда наименьший диаметр вала равен по формуле (2.66):
.
Конструктивно принимаем диаметр ведущего вала вибровозбудителя d=0,04м.
2.4.2.1 Выбор подшипников
По ГОСТ 5720 - 75 выбран радиальный сферический двухрядный шарикоподшипник [2]:
№1208 C = 19кН; d = 40 мм; D = 80 мм; B = 18 мм.
Проверяют его на динамическую грузоподъёмность по условию (2.67).
Эквивалентная нагрузка по формуле (2.70):
.
Срасч.=16,21/3·865,15=2189 H < Стаб.
Условие (2.67) выполняется - подшипник выбран верно.
2.5 Расчёт и выбор шпонки
Размеры призматических шпонок (рисунок 2.12): ширина b, высота h, глубина паза t1 и ступицы t2 выбираем в зависимости от диаметра вала.
Длину шпонки принимаем из стандартного ряда на 5 - 10 мм меньше длины ступицы.
Рисунок 2.12-Призматическая шпонка
Выбранную шпонку проверяют на смятие:
;(2.72)
где - допускаемое напряжение смятия, МПа, для H7/h6 = 80 … 120 МПа) ; - расчётная длина шпонки, мм (lp=l - b).
Результаты расчётов сведём в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 - Результаты расчетов
№ вала | 1 (ведущий) | 2 (вал-шестер.) | 2 (вал-дебал.) | |
Т, Нм | 120,43 | 97,125 | 97,125 | |
d, мм | 40 | 40 | 40 | |
в, мм | 12 | 12 | 12 | |
h, мм | 8 | 8 | 8 | |
t1, мм | 5 | 5 | 5 | |
t2, мм | 3,3 | 3,3 | 3,3 | |
l, мм | 36 | 36 | 80 | |
lр, мм | 24 | 24 | 68 | |
, МПа | 76 | 61,3 | 21,6 | |
, МПа | 80 | 80 | 80 |
Прочность по условию (2.72) достаточна.
Шпонка призматическая (по ГОСТ 23360-78) [2].
Для соединения вал-зубчатое колесо: Шпонка 12x8x36 ГОСТ 23360-78.
Для соединения вал-шестерня: Шпонка 12x8x36 ГОСТ 23360-78.
Для соединения вал-дебаланс: Шпонка 12x8x36 ГОСТ 23360-78.
2.6 Выбор и расчёт подвески виброплиты
Эскизная компоновка виброплиты приведена на (Рисунке 2.13).
Подвеска виброплиты соответствует подвеске уплотнителя откосов, установленного на машине ВПО- 3000. Разница в том, что механизм подъёма и опускания - гидравлический.
Расчёт подвески виброплиты сводится к расчёту и выбору гидроцилиндров и расчёту рессор.
2.6.1 Расчёт и выбор гидроцилиндров
Для определения длины хода поршня Xпор и усилия на штоке Fшт изобразим в масштабе расчётную схему рабочего оборудования (Рисунок 2.15).
Усилие на штоке определим для двух неблагоприятных случаев нахождения виброплиты.
1) Виброплита находится в нижнем положении при подъёме (вертикальная статическая сила прижатия Fвст к балласту (Рисунок 2.15) не действует) (Рисунок 2.14).
Рисунок 2.14-Схема к определению усилия на штоке
Рисунок 2.15-Расчетная схема к определению длины хода поршня и усилия на шток
: ;
, (2.73)
где - масса рабочего оборудования, кг [5].
,(2.74)
где - приведённая масса виброплиты, кг (=460 кг); - масса рамы, кг (=682 кг [5]); - масса установки электродвигателя, кг; - масса элементов присоединения, кг ( Принято =100кг); - масса щеки, кг (=72 кг [5]).
,(2.75)
где - масса электродвигателя, кг (=160кг); - масса элементов установки, кг (Принято =70кг).
.
Тогда:
В итоге:
.
2) Виброплита находится во взаимодействии с балластом (действует FВТЯГСТ) (Рисунок 2.16).
: ;
,(2.76)
где - вертикальная статическая сила прижатия виброплиты к балласту, Н (Принято =).
Рисунок 2.16 - Схема к определению усилия на штоке
.
Определяем минимально необходимую площадь рабочей поверхности поршня в поршневой полости, м2:
,(2.77)
где - номинальное давление в гидроцилиндре, Па (=10 Мпа); 2 - устанавливается два гидроцилиндра.
.
Тогда минимально необходимый диаметр поршня для прижатия плиты к балласту найден из формулы:
. (2.78)
.(2.79)
.
Определяется минимально необходимая площадь рабочей поверхности поршня в итоговой полости при подъёме виброплиты из рабочего положения:
.(2.80)
.
Минимально необходимый диаметр поршня при подъёме определяется из формулы:
,(2.81)
где - диаметр штока.
Учитывая отношение рабочих площадей , преобразована формула (2.81):
,(2.82)
Из формулы (2.82):
.(2.83)
Минимально необходимый диаметр поршня при подъёме (втягивании) равен:
.
Выбирается большой диаметр т.е. D=80.7 мм.
При известных Xпор=440 мм, D=80.7 мм и ц=1.65 выбираем два гидроцилиндра [6,стр.90] с: Dп=100 мм, dшт=63 мм, Lход=450 мм.
Габаритные размеры показаны на рисунке 2.17.
Рисунок 2.17 - Габаритные размеры гидроцилиндра
2.6.2 Расчёт рессорной подвески
На рессорные подвески действует горизонтальная статическая сила сопротивления балласта (Рисунок 2.14) FСТГ и FСТВ.
Определяется изгибная прочность рессор и подбираются сечения bxh.
Изобразим расчётную схему рессорной подвески (Рисунок 2.18).
Рисунок 2.18 - Расчетная схема рессорной подвески
, (2.84)
где - статическая горизонтальная сила сопротивления балласта, воспринимаемая одной рессорной подвеской, Н.
, (2.85)
где - приведённый коэффициент жёсткости балласта (=Н/м (см.п.2.1.3); - длина отклона рессоры от (Рисунок 2.18), м (Примем =0.1м).
,(2.86)
где - изгибающий момент, действующий на рессорную подвеску от , .
Находится максимальный изгибающий момент (Рисунок 2.18):
:
Находится момент сопротивления в опасном сечении:
,(2.87)
где - допускаемое напряжение на изгиб, МПа (Для стали 65г =360МПа [7]).
.
Для прямоугольного сечения:
,(2.88)
где - ширина рессоры, см (=12 см).
Тогда из формулы (2.88):
;(2.89)
.
Принята толщина рессор =26 мм, из которых две подкоренных рессоры с толщиной по 2=8 мм и одна рессора цепляющая с толщиной =10 мм (Рисунок 2.19).
Рисунок 2.19 - Схема рессор
Эскизная компоновка размещения подбивочного блока на ферме машины приведена на (Рисунке 2.20).
3 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ В «ОКНО» ПРИ КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ ПУТИ
Исходные данные:
Количество рабочих дней в сезоне - 100 дней.
Количество главных путей на участке - 2.
Объём работ по ремонту за сезон - 80 км.
Период предоставления окон - один раз в два дня.
Уклон пути - 7%.
Тип верхнего строения пути до ремонта - тяжёлый:
рельсы P - 65; шпалы деревянные в количестве 1840 шт. на км; балласт щебёночный; толщина балластного слоя hб.=0,3 м; глубина вырезки hВЫР=0,25 м.
Тип верхнего строения пути после ремонта - тяжёлый: рельсы P - 65; шпалы деревянные; балласт щебёночный; толщина балластного слоя hб.=0,3 м; объём балласта для засыпки шпальных ящиков.
3.1 Выбор технологической схемы выполнения работ в «окно» и типов машин
Основным критерием выбора и назначения способа капитального ремонта пути с вырезкой балласта является глубина вырезки hВЫР.
При hВЫР = 0,25 м, вырезка балласта производится комплектом землеройно-транспортных машин (КЗТМ).
Технологическая схема капитального ремонта пути с вырезкой балласта КЗТМ (Рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 - Технологическая схема капитального ремонта пути с вырезкой балласта
Условные обозначения к (Рисунку 3.1):
- Пробег рабочих поездов к месту работ и обратно.
- Выгрузка балласта из хопер-дозаторов.
- Подъёмка пути машиной ЭЛБ одновременно с дозировкой.
- Разболчивание пути бригадами рабочих.
- Разборка пути машиной УК.
- Вырезка балласта КЗТМ.
- Укладка пути машиной УК.
- Сболчивание стыков.
- Рихтовка пути.
- Работа ВПО-3-3000.
- Проход ДСП.
- Материальная секция укладчика.
Для капитального ремонта пути с вырезкой балласта КЗТМ необходим следующий перечень машин:
1) ЭЛБ (с устройством для подбивки шпальных ящиков);
2) Путеразборочный поезд;
3) Комплект землеройно-транспортных машин;
4) Путеукладочный поезд;
5) Хопер-дозаторный состав (для подъёмки пути);
6) ЭЛБ (с подъёмно-рихтовочным устройством);
7) ХДС (для засыпки шпальных ящиков);
8) ВПО-3-3000;
9) Динамический стабилизатор пути (ДСП).
3.2 Выбор параметров верхнего строения пути после ремонта
В соответствии с исходными данными выбраны параметры верхнего строения пути после ремонта (рисунок 3.2) [9].
Рисунок 3.2 -Параметры верхнего строения пути
3.3 Разработка схемы формирования рабочих поездов на станции
Рисунок 3.3 -Схема формирования рабочих поездов на станции
3.4 Определение основных параметров технологического процесса
3.4.1 Определение ежедневной производительности и длины фронта работ
,(3.1)
где - объём работ по ремонту за сезон, км (= 80 км); - количество рабочих дней в сезоне, дн. ( =100 дн.); - резерв времени на случай непредоставления «окон», материалов и т.д.
;
.
Фронт основных работ в «окно» в м:
,
где - период предоставления «окон», (=2дн.)
.
Принимается .
3.4.2 Определение длины балластировочного поезда
Длина балластировочного поезда lбп (рисунок 3.3) составит:
lбп = lлок + lпл.пр. + lп.в. + lЭЛБ,(3.3)
где lлок - длина локомотива, м (lлок =24 м, [9]); lпл.пр. - платформа покрытия, м (lпл.пр. =14,6 м); lп.в. - пассажирский полувагон, м (lп.в. =14 м); lЭЛБ - длина ЭЛБ - 1, м (lЭЛБ =47,2 м, [13]).
lбп = 24 + 14,6. + 14 + 47,2 =99,8 м.
3.4.3 Определение длины путеразборочного и путеукладочного поезда
Длина путеразборочного поезда lПРП , и путеукладочного поезда lПУП (рисунок 3.3) состоит из:
lПРП = lПУП = lлок + lпл.пр. + lп.в. + lгр.пл.·Nгр.пл.p(y) + lМПД·NМПД p(y) + lпл. кр+ lУК , (3.4)
где lгр.пл. - длина несамоходной грузовой платформы, м; (lгр.пл. = 14,6 м, [9]); Nгр.пл.p(y) - количество грузовых несамоходных платформ при разборке (укладке); lМПД. - длина моторной платформы, м (lМПД = 16,2 м [9]); NМПД p(y) - количество моторных платформ при разборке (укладке); lпл. кр - длина прикрановой платформы, м; (lпл. кр = 14,6 м); lук - длина УК-25, м (lУК = 43,9 м [13]).
Находится Nгр.пл.p(y):
Nгр.пл.p(y)= Nпл.p(y)+ NМПД p(y),(3.5)
где Nпл.p(y) - общее количество грузовых платформ под пакетами при разборке (укладке).
Nпл.p(y) = к· Nпакp(y) ,(3.6)
где Nпакp(y) - общее количество пакетов при разборке (укладке); к - количество грузовых платформ под пакетом, (к = 2);
,(3.7)
где - длина звена, м (=25 м); - количество звеньев в одном пакете, звено.
Количество звеньев в одном пакете зависит от грузонапряжённости платформы, типа шпал и рельсов. При погрузке пакета с переворачиванием нижнего звена при деревянных шпалах и рельсах P 65 количество звеньев одного пакета не должно превышать семи звеньев [9]. Примем = 9 звеньев.
.
Принимается .
По формуле (3.6) находим:
.
Находится количество моторных платформ при разборке (укладке):
,(3.8)
где - количество перетягиваемых пакетов одной МПР за один цикл.
