Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Щебнеочистительные машины. Учебное пособие
.pdf
Секция № 2 должна работать в следующих режимах:
- «1000»;
- «2000»;
- «МР-100».
В режиме «1000» секция №2 работает как самостоятельная щебнеочисти-
тельная машина с производительностью не менее 1000 м
3
/ч.
В режиме «2000» секция №2 работает в сцепе с секцией №1, обеспечивая
максимальную производительность 2000 м3/ч. В этом режиме чистый щебень с
секции №1 принимается на секцию №2, где происходит суммирование двух по-
токов и укладывание в путь через устройство распределения. Засорители с сек-
ции №2 передаются на секцию №1, откуда потоки с очистных устройств обеих
секций передаются в вагоны для вывоза засорителей или за обочину земляного
полотна.
В режиме «МР-100» секция №2 работает в сцепе с секцией №1, анало-
гично режиму «2000». Отличительными особенностями работы секции №2 в
режиме «МР-100» являются:
- очистное устройство секции №2 находится в транспортном положении;
- выгребное устройство секции №2 работает с захватом 6 м;
- щебень, вырезанный выгребным устройством секции №2, через конвей-
ер загрузочный, конвейер перегрузочный, конвейер удаления засорителей и по-
воротный конвейер поступает на секцию №1, где по тракту удаления засорите-
лей передаётся в состав или в отвал;
- происходит приём отобранной (сепарированной) фракции чистого щеб-
ня с секции №1 и подача этой фракции на машину МР-100.
61
Ри
с. 19
. Общий вид секции
№2
щебнеочистительной машины
ЩОМ
-2000:
1 – экипажная часть;
2 – устройство выгребное
;
4 – конвейер приёма очищенного щебня №5
; 7 – конвейер приёма очи-
щенного щебня № 1
; 8 - конвейер приёма очищенного щебня № 3
; 9 – конвейер
приёма очищенного щебня № 2
; 10
- конвейер приёма очищенного щебня № 4
;
11
– конвейер удаления засорителей
; 12
– конвейер поворотный
; 13
– конвейер
концевой
; 15
– устройство распределения щебня
; 17
– электрооборудование
;
18
– пневмооборудование; 19
– гидрооборудование; 20
– капот; 21
– капот гид-
рооборудования;
23 – установка дизель
-генератора; 25
– размещение подпут-
ной балки;
26
– установка д
атчиков и конечных выключателей;
27
– уста-
новка консоли подъём
а балки;
31
– установка поручней и площадок;
32
– установка транспортных креплений
; 33
– проби
вщик балласта в шпаль-
ных ящиках; 36
– щит планирования балласта;
37
– устан
овка аварийного
подъёма желобов;
38
– установка устройства
очистного; 39
– конвейер загру-
зочный;
40
– подъёмно
-рихтовочное устройство;
42 – установка кабины
управления;
45
– установка портала; 47
– размещение подпутной балки;
49
– конвейер перегрузочный
62
2. ОСНОВЫ РАСЧЕТА ЩЕБНЕОЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН
ц
скр
ц
скр
(3)
рмц
скр
П
П
Г
(4)
pмpм
kBhkhBП
),,,(
2.1. Расчет параметров скребково-цепного исполнительного устройства
щебнеочистительных машин нового поколения
Щебнеочистительные машины и комплексы в основном работают в технологическое окно. Поэтому к щебнеочистительным машинам предъявляются
жёсткие требования по обеспечению высокой производительности.
На эффективность работы щебнеочистительных машин в основном вли-
яют следующие факторы:
конструктивные, кинематические и технологические данные рабочего
органа (скребково-цепного вырезающего устройства);
режимы работы (линейная скорость перемещения машины, скорость
движения скребковой цепи и глубина очистки щебня);
физико-механические свойства балластного слоя.
Опыт эксплуатации щебнеочистительных машин с баровыми рабочими
органами показывает, что их производительность во многом зависит от за-
полнения межскребкового пространства вырезающей цепи, м
3
/с:
Для эффективной работы машины коэффициент заполнения межскреб-
кового пространства должен быть равен 0,80,85
. Наши исследования
позволяют говорить, что коэффициент заполнения является многопараметри-
ческой функцией и может быть определен следующим образом:
где
му щебню, м
3
/с;
производительность машины по разрыхленно-
B и h–ширина и толщина вырезаемого слоя щебня, м;
63
м
–рабочая скорость движения (подачи) машины, м/с;
p
k
)3,125,1(
p
k
скрцскрцГ
SSП
),(
скр
S
ц
рмц
скр
м
р
ц
скр
(5)
,
),,,,,(
),,,,,(
21211
k
k
SkhBkS
kkSkkkkkF
p
скрцмpскр
скрр
(6)
1
k
k
p
k
2
k
,
),,,,,(
),,(
211
11
скр
цскрp
скрц
SkkkkkF
FN
(7)
скр
,
),,(
5,0),,,(
2
22
ц
скрц
ц
fSkQ
gBfQBF
(8)
g
коэффициент разрыхления щебеночного балласта
геометрическая производительность скребково-
цепного рабочего органа, м3/с;
площадь скребка, м2;
–скорость баровой цепи, м/с.
Тогда коэффициент заполнения можно определить по следующей зави-
симости:
Сила сопротивления балласта резанию, кН:
где
расчетное удельное сопротивление балласта резанию, кН/м
;
2
;
где
где
коэффициент, учитывающий угол резания;
коэффициент разрыхления загрязненного щебня;
коэффициент разрыхления щебня в шпальных ящиках.
Мощность на резание балласта, кВт:
КПД цепного скребкового рабочего органа.
Сила трения балласта о балласт, кН:
плотность разрыхленного балласта, т/м3;
ускорение свободного падения, м/с
2
;
64
B
ширина вырезки щебня, м;
2
f
.
),,,(
),,(
22
22
скр
цц
скрц
fQBF
FN
(9)
,),(
113
ц
ц
L
B
GffBF
(10)
1
f
ц
L
ц
G
.
),(
),,(
13
33
скр
ц
скрц
fBF
FN
(11)
,cossin
),,,,,(),,,(
1
14
жжж
скрцмpскржскр
fL
SkhBkgSfSkF
(12)
ж
L
ж
.
),,,(
),,(
14
44
скр
цжскр
скрц
fSkF
FN
(13)
,cos2),(
1
1
1
15 ж
ц
ж
цж
L
L
GffF
(14)
коэффициент трения балласта по балласту.
Мощность на преодоление силы трения балласта о балласт, кВт:
Сила трения скребковой цепи о балласт, кН:
где
где
коэффициент трения стали по балласту;
общая длина цепи, м;
сила тяжести цепи, кН.
Мощность на преодоление силы трения скребков о балласт, кВт:
Сила сопротивления перемещению балласта по желобу, кН:
длина рабочего желоба, м;
угол наклона желоба в рабочем режиме, рад.
Мощность на преодоление силы сопротивления перемещению балласта
по желобу, кВт:
Сила трения цепи по поверхности желобов, кН:
65
где
1
1
f
.
),(
),,(
1
15
55
скр
цж
скрц
fF
FN
(15)
,/),,(),(
6 скржскрцскр
HSkgQQN
(16)
ж
H
./),,(),,(
2
7 скрцскрцскрц
SkQQN
(17)
зв
N
цм
скржскр
(18)
).,,(),,,,,,,,,,,,,,(),(
1
12121 скрцскржскрмцpзвзв
SkQShBfffkkkkkNQNe
(19)
),,,(),,,,,,,,,,,,,,,(),(
1
12121 скрцрскржскрмцpггд
SkQShBfffkkkkkNQNe
(20)
рскржскрмцpзврзвг
ShBfffkkkkkNNN
),,,,,,,,,,,,,,(),(
1
12121
р
зв
N
кВт:
коэффициент трения стали по стали при сильном абразиве.
Мощность на преодоление силы трения цепи по поверхности желобов,
Мощность на подъем вырезанного щебня по желобу, кВт:
где
высота подъема вырезанного щебня по желобу, м.
Мощность на разгон щебня, кВт:
Расчетная мощность привода
как сумма составляющих, кВт:
Удельная энергоемкость процесса, кВт/(м
Удельная энергоёмкость на валу приводного двигателя, кВт/(м3/ч):
где
на звездочке редуктора определяется
3
/ч):
–
расчётная мощность на валу приводного двигателя, кВт;
КПД редуктора;
расчетная мощность привода на звездочке редуктора, кВт
66
2.2. Расчет усилий, развиваемых гидроцилиндрами привода
вырезающего устройства при его работе
Схема для расчета усилий гидроцилиндров бокового сдвига подпутной
балки и желобов выгребного устройства магистральной щебнеочистительной
машины показана на рис. 20.
Рис. 20. Расчетная схема к определению усилия в рабочем гидроци-
линдре бокового сдвига подпутной балки и желобов: реакции щебня в забое,
действующие через цепь на подпутную балку (а), определение реакций в
шарнирном узле F холостого желоба (б) и действие нагрузок на рабочий гид-
роцилиндр (в)
Механизм представляет собой трехмерную шарнирно-рычажную си-
стему. Силовой анализ такой системы приводит к необходимости произво-
дить довольно громоздкие математические построения, поэтому, с целью
упрощения задачи, произведем ее декомпозицию, выделив для силового
67
анализа плоский контур CDFE (рис. 20, а), образованный подпутной балкой
EF, желобами CE и DF, а также плитой механизма привода CDS.
Во время работы на участок цепи EF действуют суммарные нагрузки:
- основная и напорная реакции балластного материала при
резании, кН;
- реакция балластного материала, связанная с его волочением внутри
ячеек цепи в забое, кН;
- реакция подпутной балки, связанная с трением участка цепи по ее
рабочей поверхности, кН.
Указанные силы являются эквивалентными соответствующим
распределенным вдоль участка EF нагрузкам. Силы
и
условно
приложены в середине балки, т.к. нагрузки, связанные с резанием на всех
скребках принимаются одинаковыми, а сила
условно приложена на
расстоянии L1/3 от шарнирного узла E, т.к. балласт накапливается в ячейке по
мере ее продвижения.
Для упрощения расчетной схемы считаем, что силы волочения балласта
приложены к концам зубьев скребков.
Спроектируем упомянутые силы на направление движения цепи на
участке EF и, просуммировав проекции, получим силу натяжения цепи Pц,
действующую на обводной ролик E, кН:
(21)
Если пренебречь потерями на трение в обводном ролике, то со стороны
цепи на рабочем желобе также действует сила, равная Pц, направленная под
углом наклона желоба , рад, к оси симметрии контура CDFE. В результате по
оси шарнира E на контур действует равнодействующая сила PE, кН,
направленная под углом к направлению подпутной балки EF
(рис. 20, б). Из геометрических соображений (контур CDFE при среднем
68
положении подпутной балки представляет собой симметричную трапецию),
угол,рад:
(22)
Шток гидроцилиндра NR при работе выгребного устройства зафиксирован относительно его корпуса, поэтому шарнирный узел F в расчетной схеме на
рис. 20, б принимается неподвижным, а шток нерабочего гидроцилиндра включен в плавающее положение, соответственно, шарнирныйузел E можно считать
подвижной опорой. В результате силового воздействия на элемент EF в узле F
появляются опорные реакции и
, кН, которые нагружают
холостой желоб DF, удерживаемый рабочим гидроцилиндром (рис. 20, в). Из
уравнения равновесия моментов действующих сил относительно опоры E:
(23)
определится реакция вдоль оси y, кН:
где
– диаметр обводного ролика, м.
(24)
Из уравнения равновесия проекций сил на координатную ось x:
(25)
определится реакция вдоль оси x, кН:
(26)
Суммарные силы, связанные с работой вырезного устройства, могут
определяться по выражениям:
69
(27)
Проекция, кН, продольного усилия гидроцилиндра NR (рис. 20, в)
на плоскость контура CDFE может быть определена из уравнения моментов
холостого желоба относительно его шарнира закрепления D:
(28)
Указанная проекция усилия, развиваемого гидроцилиндром, кН:
(29)
где L2, L4 – расчетная длина холостого желоба и расстояние от шарнира
закрепления D желоба на плите привода до шарнира крепления N цилиндра, м;
- угол наклона продольной оси гидроцилиндра к координатной оси x, рад.
Гидроцилиндр NR при работе выгребного устройства наклонен под углом
ξ, рад, к плоскости контура CDFE. Тогда расчетное усилие гидроцилиндра, кН:
(30)
где K
- коэффициент неучтенных сопротивлений, отражающий принятые
нс
упрощения расчетной модели и необходимость иметь небольшой запас усилия
гидроцилиндра (в курсовом проекте можно принять K = 1,2 – 1,5). Во время
зарядки или разрядки выгребного устройства при неустановленной подпутной
балке для правильной установки желобов поочередно включаются все
гидроцилиндры. Система нагружена весовыми нагрузками. Усилия во всех
гидроцилиндрах существенно меньше, чем при работе.
Определим далее усилия, требуемые от гидроцилиндров GI и HJ
вертикального перемещения желобов при работе выгребного
устройства. Сделаем также ряд упрощений алгоритма вычислений. Схема для
расчета усилий показана на рис. 21.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]