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:
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 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
Наиболее опасное сечение N-N:
Рисунок 13 - Схема наиболее опасного сечения
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
, (26)
где .
Напряжение в опасном сечении [10]:
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.
Страницы: 1, 2
