Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути - Транспорт курсовая работа

Главная

Транспорт
Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути

Параметры взаимодействия вибраторов со щебнем. Распределение затрат мощности при виброобжатии. Расчёт мощности привода. Чередование ударов в вертикальном и горизонтальном направлениях. Анализ основных направлений совершенствования конструкции машины.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский государственный университет транспорта
Кафедра: Детали машин и подъёмно-транспортные механизмы
Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути
В процессе эксплуатации на путевую решетку воздействуют поездные нагрузки, которые передаются на балластный слой и вызывают его обратимые (упругие) и необратимые (остаточные) деформации. С течением времени деформации накапливаются, как правило, неравномерно по протяжению пути (рисунок1). Положение рельсошпальной решетки (РШР) изменяется сначала в пределах допусков, а затем и за пределами допусков (натурное положение), т.е. наблюдаются расстройства пути, вызывающие эксплуатационные ограничения (скорости движения поездов и др.). Для обеспечения плавного и безопасного движения поездов периодически требуется устанавливать путевую решетку в проектное положение (производить выправку) и одновременно её фиксировать за счет уплотнения балластного слоя (производить подбивку). В путевом хозяйстве эти технологические операции выполняются машинами и механизмами для уплотнения балластной призмы, выправки и отделки пути.
Рисунок 1 - Положение рельсошпальной решётки в прямоугольной системе координат ОХYZ
Балластоуплотнительные машины производят уплотнение объемов балластной призмы в шпальных ящиках и зонах под ними, а также по откосах и междупутье. Используются, в основном, в комплексах путевых машин совместно с выправочно-подбивочными машинами цикличного действия при текущем содержании пути.
Необходимость использования машины БУМ обусловлена тем, что подбивочные блоки выправочно-подбивочных машин цикличного действия производят лишь локальное уплотнение балласта под шпалами в подрельсовых зонах (рисунок 2, б), создавая локальные зоны уплотнения (ядро уплотнения). В зонах, расположенных под шпальными ящиками текстура (взаимное объемное построение частиц) балласта нарушена вынимаемыми из призмы и раскрываемыми при этом лопатками подбоек. Здесь локализуются зоны разуплотненного балласта, на поверхности призмы в шпальных ящиках остаются углубления. Если сразу после работы выправочно-подбивочиой машины пропускать поезда, то вертикальное давление на шпалы приводит к появлению распорных боковых давлений, балласт постепенно смещается в зоны под шпальными ящиками, происходит разрушение ядра уплотнения. Применение рабочих органов, производящих вертикальное виброобжатие балласта в шпальных ящиках, позволяет образовать ядра уплотнения в зонах под ними (рисунок 2, в). В результате создается боковой подпор, препятствующий движению частиц из ядра уплотнения под шпалой.
Рисунок 2 - Уплотнитель балласта в шпальных ящиках: а - общий вид; б - схема работы балласта под шпалой без применения машины БУМ; в - тоже, после уплотнения машиной; 1 - рама машины; 2, 4 - приводной пневмоцилиндр и крюк транспортного запора; 3 - гидроцилиндр подъема блока; 5 - конечный выключатель; 6 - кронштейн блока; 7, 14 - гидромотор привода вибраций с зубчато-ременной передачей; 8, 9- эксцентриковый вал с маховиками; 10 - пружины; 11 - рычаги; 12, 13 - основная и реактивная направляющие; 15 - стяжки; 16 - башмаки
1. Назначение, краткое описание устройства и работы машины, описание управления и безопасности
Элементы верхнего строения железнодорожного пути (рельсы, рельсовые скрепления, шпалы и балластный слой), имеют назначение упруго воспринимать и перераспределять на основную площадку земляного полотна статические и динамические нагрузки от подвижного состава. При действии нагрузки от колесной пары Ркп = 100-250 кН напряжение на основной площадке земляного полотна, передаваемое через балластный слой, не должно превышать всего ?сл = 0,05-0,08 МПа (рисунок 3).
Рисунок 3 - Распределение давления от колеса на балластный слой
В результате такого силового воздействия в балластном слое происходят износ, разрушение и изменения взаимных положений слагающих его частиц, реализуются его упругие и остаточные деформации и, как следствие, изменяется положение рельсов (рисунок 1) в продольном профиле (просадки), плане (сдвижки) и по уровню (перекосы). Упругие деформации проявляют себя только под нагрузкой.
Остаточные деформации в период эксплуатации накапливаются неравномерно по длине пути, поэтому периодически требуется исправлять его положение, выполняя работы по выправке пути в продольном профиле, в плане и по уровню (рисунок 4) с одновременным уплотнением балласта в подшпальной зоне, откосно-плечевых зонах и в шпальных ящиках.
Рисунок 4 - Рабочие органы для выправки рельсошпальной решётки
Характер накопления вертикальных остаточных деформаций h в функции пропущенной по участку общей массы поездов Т (тоннажа брутто) (рисунок 5, а) позволяет выделить четыре периода - Т1-Т4 в его работе. Каждый период отражает физические процессы, происходящие в слое балласта, и характеризуется скоростью (интенсивностью) Vh = dh/dT (рисунок5, б) и ускорением (неравномерностью) Wh = d2h/dT2 (рисунок 5, в) накопления остаточных деформаций. После предварительной осадки уплотнения и стабилизации h0 наступает период T1 - стабилизации, в течение которого осадки имеют затухающий характер к его окончанию (Vh > 0; Wh > 0). Период Т2 соответствует нормальной эксплуатации Т|, Т||, Т||| и Т|V - периоды работы балласта; t - периоды между исправлениями пути по уровню; ?hзап - запас на осадку пути, осадки накапливаются медленно и равномерно. Его удлинение достигается качественным уплотнением балласта и стабилизацией пути. В результате засорения и износа балластного слоя наступает период Т3 - критической эксплуатации, к концу которого балластная призма начинает интенсивно разрушаться и требует ремонта. Т4 - период просроченного ремонта (аварийный) с потерей работоспособности пути и при эксплуатации не допускается.
Рисунок 5 - Зависимость накопления остаточной деформации в балласте (а), её интенсивности(б), неравномерности (в) от прошедшего тоннажа
Стабилизация - приведение балластного слоя в постоянное устойчивое к статическому и динамическому силовому воздействию состояние. Наиболее распространенный способ стабилизации - уплотнение (рисунок 6).
Рисунок 6- Способы уплотнения и стабилизации балластной призмы
Уплотнение - процесс повышения плотности балластного материала (щебень, гравий, песок) за счет увеличения концентрации частиц в единице объема, соответствующей более упорядоченному по расположению и форме их пространственному построению (текстуре) при силовом воздействии. В стабилизированном состоянии Vh = const, Wh = 0 (Рисунок 5). Практически, под поездами наблюдаются только упругие деформации балластного слоя.
Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути относится к устройствам для уплотнения балласта железнодорожного пути. Цель изобретения - повышение эффективности машины путем повышения равномерности и степени уплотнения балласта. Машина(рисунок 7) содержит экипажную часть с рамой 1, на которой последовательно смонтированы вибрационные тележки 2 -4, соединенные с ней через устройство 5 статического пригруза, образованное гидроцилиндрами 6. На тележках 2-4 установлены вибраторы возбуждения горизонтальных колебаний с дебалансами и вибраторы возбуждения вертикальных колебаний с дебалансами Указанные вибраторы синхронизированы между собой, а дебалансы вибраторов, установленные на одной тележке, повернуты относительно дебалансов следующей тележки последовательно вдоль машины.
Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути, содержащая экипажную часть, на раме которой смонтированы вибрационные тележки, последовательно расположенные вдоль машины и несущие вибраторы возбуждения горизонтальных колебаний, включающие в себя дебалансы, и устройства статического пригруза, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности путем повышения равномерности и степени уплотнения балласта, она снабжена вибраторами возбуждения вертикальных колебаний, включающими в себя дебалансы, установленные на указанных тележках и синхронизированные с вибраторами горизонтальных колебаний и между собой, причем дебалансы вибраторов, установленные на одной тележке, повернуты относительно дебалансов следующей тележки последовательно вдоль машины.
Дебалансы вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний синхронизированы между собой посредством зубчатых колес с передаточным отношением 2:1., а в начальном положении дебалансы вибраторов возбуждения горизонтальных колебаний повернуты относительно дебалансов вибраторов возбуждения вертикальных колебаний на 90°.
Рисунок 7 - Общий вид машины для уплотнения балласта железнодорожного пути
2. Анализ основных направлений совершенствования конструкции машин данного типа. Исследовательская часть проекта (в соответствии с заданием)
При создании балластоуплотнительных машин особое внимание уделяют следующим основным положениям: повышению скоростей и усилий на рабочих органах, созданию машин непрерывного действия, обеспечивающих повышение производительности и снижение стоимости работ; широкому внедрению гидропривода, позволяющего упростить кинематику, плавно регулировать скорости движения, снижать массу и металлоёмкость машин, защитить приводы от перегрузок. Важное значение имеют автоматизация работы машин; применение ЭВМ, обеспечивающих оптимальные режимы работы, загрузку двигателя, контроль качества выполнения работ; разработка рабочих органов при оптимизации их параметров и режимов работы; создание машин с широким набором оборудования для выполнения различных операций технологического цикла с целью более эффективного использования машины по времени и сокращения числа машин; увеличение надёжности и долговечности машин путём применения более прочных и износостойких материалов, правильного выбора параметров и режимов работы; унификация узлов, агрегатов и деталей.
Большое внимание уделяется также таким мерам, как совершенствование машин с точки зрения ремонтопригодности, монтажа из легкосменяемых узлов и агрегатов, а также облегчения технического обслуживания (удобное размещение систем смазки, регулировки, мест крепления); создание машин для работы в условиях холодного климата; улучшения условий работы обслуживающего персонала - снижение вибрации и шума, создание более комфортабельных кабин и пультов управления, обеспечение безопасности работ. Для текущего содержания путей важнейшей задачей является машинизация работ - выполнение ремонтов тяжёлыми машинами в «окно».
В качестве исследовательской части привожу несколько описаний изобретений к авторским свидетельствам.
3. Описание принципиальной кинематической схемы машины
На рисунке 7 изображена машина для уплотнения балласта железнодорожного пути, общий вид; на рисунке 8 - кинематическая схема вибрационных тележек; на рисунке 9 -положение дебалансов вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний в положении, принятом условно за начальное: на рисунке 10 - схема образования и распространения "бегущей волны" вдоль рельсошпальной решетки; на рисунке 11 - траектория вибросмещений рельсошпальной решетки в перпендикулярной оси пути плоскости.
Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути содержит экипажную часть с рамой 1 (рисунок 7). На раме 1 последовательно смонтированы вибрационные тележки 2-4, соединенные с ней через устройство 5 статического пригруза. Последнее содержит гидроцилиндры 6, соединенные шарнирно в верхней части с рамой 1 машины, а в нижней - с промежуточной рамой 7. Через амортизаторы 8 рама 7 соединена с вибрационными тележками 2-4, Дополнительно промежуточная рама 7 соединена с рамой 1 машины тягой 9.
Каждая вибрационная тележка, например 2, содержит корпус 10 (рисунок 8), опирающийся катками 11с горизонтальными осями вращения 12. Вибрационная тележка также имеет роликовые захваты на каждую головку рельса рельсошпальной решетки, включающие в себя ролик 13 с вертикальной осью и шарнирно-рычажную систему 14 с гидроцилиндром 15 прижатия.
В корпусе 10 размещены вибраторы возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний. Вибратор возбуждения горизонтальных колебаний содержит валы 16 и 17, на которых размещены спаренные дебалансы 18 и 19. синхронизирующие зубчатые колеса 20 и 21. Вибратор возбуждения вертикальных колебаний содержит валы 22 - 25, на которых установлены спаренные дебалансы 26 - 29 и зубчатые колеса 30 - 33.
Вибраторы возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний синхронизированы между собой зубчатыми зацеплениями колес 20 и 30, 20 и 32 с передаточными отношениями 2:1В условно принятом за начальное положении дебалансов указанных вибраторов (рисунок 9) дебалансы 18 и 19 вибратора возбуждения горизонтальных колебаний повернуты на угол 90° относительно дебалансов 26 - 29, занимающих нижнее положение.
Вибраторы тележек соединены последовательно вдоль рамы машины механическими синхронизаторами, например, карданными валами 34 (рисунок 8), соединяющими валы 16. Соответственные дебалансы 18 и 19 вибрационных тележек, расположенных одна за другой вдоль машины, последовательно повернуты в одну сторону относительно дебалансов последующей тележки.

Рисунок 8- Кинематическая схема вибрационных тележек
Вследствие того, что дебалансы вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний у каждой тележки повернуты в условно принятые за начальные положения относительно друг друга на один и тот же угол 90° и соединены синхронизирующими зубчатыми колесами (рисунок 9), соответственные дебалансы вибраторов возбуждения вертикальных колебаний последовательно расположены друг за другом вдоль машины тележек, также повернуты в одну сторону относительно дебалансов последующей тележки. Например, повернуты соответственные дебалансы 29, 35 и 36 (рисунок 8) тележек 2-4 (рисунок 7),
Привод вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний осуществляется от двигателя, например от электродвигателя 37 постоянного тока (рисунок 8).
Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути работает следующим образом.
Перед началом работы гидроцилиндрами б (рисунок 7) промежуточная рама 7 с вибрационными тележками 2-4 опускается на рельсошпальную решетку. В процессе работы машины этими же гидроцилиндрами 6 производится статическое прижатие вибрационных тележек к рельсам 12. Рельсовыми роликовыми захватами (рисунок 8) вибрационные тележки 2 - 4 фиксируются относительно головок рельсов 12 рельсошпальной решетки в плоскости, перпендикулярной оси пути.
Включается электродвигатель 37, вращающий дебалансы вибраторов тележек, возбуждающих согласованные по частоте и фазам колебаний вибрации тележек, пере даваемые через катки 11 и ролики 13 на рельсошпальную решетку и балласт под шпалами. При работе машина непрерывно движется вдоль пути и оказывает на балласт в подшпальной зоне сложное согласованное по частотам и фазам колебаний вибрационное воздействие в виде возбуждаемых бегущих в вертикальной и горизонтальной плоскостях вдоль рельсошпальной решетки волн деформаций (рисунок 10), имитирующих в форсированном управляемом режиме уплотняющее воздействие поездной нагрузки, и колебаний каждой тележки в перпендикулярной оси пути плоскости по траектории одной из фигур Лиссажу, например по седлообразной фигуре Т (рисунок 11). При этом обеспечивается цикличное вибрационное нагружение уплотняемого балласта с образованием совместно действующих вертикальных и горизонтальных концентрированных (ударных) усилий в балласте, способствующих лучшей подвижности частиц при уплотнении.
Рисунок 9 - Положение дебалансов вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний в положении, принятом условно за начальное
Такое сочетание ударно-вибрационных нагрузок при упорядоченно-синхронизированном режиме вибрирования всех тележек машины повышает степень и равномерность уплотнения, т.е. качество уплотнения балласта.
Рассмотрим процесс возбуждения машиной бегущих вдоль рельсошпальной решетки волн деформации, например, возбуждаемых в вертикальной плоскости. На рисунке 10 буквой А обозначено положение упругой линии рельсошпальной решетки в момент времени t1, принятый условно за начальный, а буквой В - положение в некоторый момент времени t2 после синхронного поворота дебалансов на некоторый угол в процессе работы.
Рисунок 10 - Схема образования и распространения «бегущей волны» вдоль рельсошпальной решётки
Каждая вибрационная тележка, имеющая корпус 10, связанная через систему катки 12 - ролики 13 с рельсошпальной решеткой, при работе колеблется вместе с решеткой. Синхронизаторами 34 обеспечивается согласованное по фазе вращение дебалансов (в данном случае вибраторов возбуждения вертикальных колебаний). Благодаря тому, что дебалансы тележек, расположенных последовательно вдоль машины, повернуты вдоль машины относительно дебалансов следующей тележки (например, на угол 90°, рисунок 10). фазы колебаний соответствующих сечений рельсошпальной решетки смещены на эти же углы. Упругая линия А рельсошпальной решетки по своей форме приближается к синусоиде. Так как рассматриваемые дебалансы вибраторов тележек синхронизированы, то они приводом поворачиваются на один и тот же угол. Например, в положении В упругой линии рельсошпальной решетки, соответствующем моменту времени t2, все соответствующие дебалансы тележек повернулись в одну и ту же сторону на равные углы. Соответственно, изменились фазы колебаний каждой вибрационной тележки и связанного с ней сечения рельсошпальной решетки. Например, если в момент времени t1 в сечении, соответствующем средней тележке, наблюдается максимум впадины рельсошпальной решетки, то в момент времени t2 в этом сечении максимума впадины уже не будет, а максимум впадины сместится на величину F (продольных смещений самой рельсошпальной решетки нет). Таким образом, максимум впадины при синхронном вращении соответствующих дебалансов всех вибраторов сместится на рисунке 10 влево со скоростью:
На рисунке 10 показана бегущая в вертикальной плоскости волна. Аналогичная волна образуется в горизонтальной плоскости.
Траектория Т(рисунок 11) компланарных (лежащих в одной плоскости, перпендикулярной оси пути) колебаний рельсошпальной решетки в виде одной из фигур Лиссажу (в конкретном примере - седлообразной) обеспечивается синхронизированным через зубчатые колеса 20,21,30 - 33 (рисунок 8) вращением дебалансов 18 и 19 вибратора возбуждения горизонтальных колебаний и дебалансов 26 - 29 вибратора возбуждения вертикальных колебаний. При этом передаточные отношения зубчатых колес равны 2:1, поэтому частота горизонтальных колебаний ?Г меньше в два раза частоты вертикальных колебаний ?В Это означает, что за один период горизонтальных колебаний реализуется два периода вертикальных, т.е. в верхнем и нижнем положениях тележка в течение периода горизонтальных колебаний будет находиться два раза.
Поворотом дебалансов 18,19,26 - 29 вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний на 90° (рисунок 9) в условно принятом за начальное положении достигается соответствие амплитуды (наибольшего значения в течение периода колебаний)-вынуждающей силы Р вибратора вертикальных колебаний, направленной вниз, амплитуде вынуждающей силы Р вибратора горизонтальных колебаний. Этим самым в нижней точке траектории Т (рисунок 11) обеспечивается наибольшее силовое воздействие на уплотняемый балласт через рельсошпальную решетку, сопровождаемое вертикальными ударами с образованием боковых усилий в теле уплотняемого балласта (вертикально-боковой удар). Поэтому происходят не только вертикальные перемещения частиц, но и повороты, что способствует их лучшему проникновению в пустоты друг между другом. Такое концентрированное воздействие на балласт чередуется в течение периода колебаний с его разгрузками в крайних верхних положениях на траектории Т вибросмещений рельсошпальной решетки. В эти моменты реализуются пассивные смещения частиц (под действием сил упругости и веса самих частиц),
Чередование ударов в вертикальном и горизонтальном направлениях с разгрузками способствует эффективному протеканию процесса уплотнения, следовательно, повышению степени и равномерности уплотнения балласта. Это сочетается с упорядочением силового воздействия в форсированном управляемом режиме - уплотняющее воздействие поездной нагрузки, которое, как известно, приводит к полной стабилизации балласта.
Машина принципиально может реализовать скорость вынуждаемой упругой бегущей волны, приближающейся к скорости распространения свободной упругой волны (так называемой критической скорости движения), что соответствует возникновению резонансных явлений рельсошпальной решетки. В этом случае основная часть подводимой к вибраторам энергии расходуется не на "раскачку" рельсошпальной решетки, а на формоизменение (в данном случае уплотнение) балласта, лежащего под шпалами. Выбирая рациональные соотношения скоростей вынужденной бегущей волны (например, за счет выбора расстояния между вибрационными тележками или частоты колебаний) и свободной, можно управлять степенью и равномерностью уплотнения для их оптимизации, т.е. достигать более высокого качества уплотнения.
Рисунок 11 - Траектория вибросмещений рельсошпальной решетки в перпендикулярной оси пути плоскости
4. Определение основных параметров машины и рабочего оборудования
Технологическое назначение БУМ - получить требуемую степень и равномерность уплотнения балластного слоя в зоне под шпалами и по длине пути. Вибраторы - это вибрационное устройство с дебалансным возбуждением колебаний. Свойства её зависят от сопротивления уплотняемого слоя и правильного выбора параметров. Поэтому технические расчеты вибраторов выполняются с целями: выбора рациональных геометрических параметров клиньев, скоростных и силовых параметров вибрирования, согласованных со скоростью рабочего движения машины (производительностью); определения тяговых сопротивлении; определения характеристик вибропривода; оценки прочностных свойств элементов конструкции и др.
4.1 Взаимодействие вибраторов со щебнем
Анализ взаимодействия вибраторов с балластным слоем является исходным моментом для выполнения технических расчетов и конструкторской разработки. При виброобжатии балласта рабочая поверхность уплотнителыюго клина вибраторов, аналогично лопаткам подбоек, может работать с отрывом или без отрыва от балласта. Характер взаимодействия вибраторов с балластом поясняется диаграммой (рисунок 12, а) в координатах XOY. Вибраторы непрерывно движутся с рабочей скоростью машины. Рабочая поверхность уплотнительного клина вибраторов наклонена к направлению движения под углом ?. Возьмем некоторую точку К на поверхности клипа (рисунок 12, б). Траектория её абсолютного движения (последовательность точек К1-К4) относительно оси X имеет вид синусоиды (рисунок 12,а).
Рассмотрим характерные поперечные оси пути сечения 1-1 и 2-2, расположенные друг от друга на расстоянии, м
где - период колебаний, принимаем 0,02 с;
- рабочая скорость машины, принимаем 2 м/с.
Если не учитывать отдачу балласта Yотд при отрывах рабочей поверхности клина, то положения границы балластного материала в порядке возрастания импульсов воздействия отражаются наклонными линиями, и т.д. Точка К в течение времени tотр находится в отрыве от балласта (траектория точек K1, К2, КЗ) - линия () и проходит вдоль пути расстояние , отрываясь на максимальную величину . Затем в точке КЗ имеет место удар поверхности клина о балласт и его обжатие до положения i.
Скорость подачи рабочей поверхности клина м/с
где ? - угол наклона рабочей поверхности уплотнительного клина вибраторов к направлению движения, принимаем 10?.
Величина смещения границы балласта за время контакта tкон в направлении к оси пути, м
При виброобжатии на уплотнительном клине возникают силы реакции давления, МПа, р балласта по величине и характеру изменения, аналогичные взаимодействию подбойки с балластом. Особенность кинематики взаимодействия вибраторов с балластом - под воздействием сил сопротивления уплотнению вибраторы отклоняются упруго на подвеске от ненагруженного положения на величину динамического равновесного положения - Sоткл, вызывая силы пригрузки и нестабильный характер её работы. Точка К, принадлежащая уплотнительному клину, при обжатии скользит по поверхности балласта, поэтому проявляют себя силы трения.
Рисунок 12 - Схема взаимодействия вибраторов с балластом
Для определения амплитуды колебаний А вибраторв применена классическая одномассная колебательная схема.
Составим уравнение движения вибраторов для упруго-вязкой модели «вибраторы-балласт» (рисунок 13). Восстанавливающая сила в системе, кН
где - коэффициенты жесткости подвески вибраторов и балласта, согласно [1], стр.503 Н/м).
где - коэффициенты сопротивления подвески и балласта, согласно [1], стр.503 Н/м с.
Действующими силами в системе будут: вынуждающая сила и силы пригрузки Sоткл, кН
где - максимальная вынуждающая сила вибраторов, кН
где - число дебалансов, четное для вибратора направленных колебаний, принимаем 33;
m - масса дебаланса, принимаем 1 кг;
r1 - эксцентриситет, принимаем 0,02 м;
w - угловая частота, согласно [1], стр. 502 принимаем w = 220 рад/с).
Согласно принципу Даламбера, спроектируем все силы на ось ОУ, получим дифференциальное уравнение движения вибраторов
Здесь h - коэффициент демпфирования колебаний, 1/с;
p - угловая частота собственных колебаний системы, рад/с.
Частное решение (8) установившегося движения вибраторов, учитывая (9), (10), (11), (12) имеет вид
Выражаем из (13) амплитуду колебаний А, м
где Мпр - приведенная масса системы, кг
где тв - масса вибраторов, принимаем 200 кг;
тб - масса балласта, принимаем 300 кг.
Угол сдвига фаз между вынуждающей силой вибратора и колебательным перемещением вибраторов, рад
Рисунок 13 - Расчётная модель к определению амплитуды колебаний вибраторов
4.2 Параметры взаимодействия вибраторов со щебнем
Их находят из совместного рассмотрения уравнений колебательного у и поступательного х движений вибраторов
Результирующее движение .S рабочей площади уплотнительного клина в направлении обжатия (перпендикулярно его рабочей площади) запишется как сумма проекций перемещений для уравнений (17) и (18)
СкоростьS' рабочей площади уплотнительного клина находится дифференцированием уравнения движения (19)
где Vобж - скорость подачи рабочей площади(скорость обжатия балласта), м/с
Графики движения машины, вибраторов и результирующего движения вибраторов, соответствующие уравнениям (17), (18), (19), будут аналогичными графикам движения в координатах sOt для подбоек с учетом поправки на отклонение Sоткл вибраторов от ненагруженного положения.
Взаимодействие вибраторов с балластом за цикл колебаний можно полностью описать параметрами взаимодействия:
Sотр - максимальный отрыв уплотнительного клина от балласта, м;
tотр - время отрыва уплотнительного клина от балласта, с;
tкон - время контакта уплотнительного клина балластом, с;
Vуд - скорость удара в момент встречи рабочей площади уплотнительного клина с балластом, м/с.
Эти параметры взаимодействия зависят от режимов виброобжатия балласта и изменяются при изменении амплитуды, частоты колебаний, скорости обжатия и характеристик уплотняемого балласта. Параметр режима виброуплотнения с отрывом рабочей поверхности клина
Наилучший эффект уплотнения щебеночного балласта достигается при максимальной скорости вибрирования и скорости удара Vд = (0,7-1,2) м/с, т.е. при работе с отрывом уплотнительной поверхности клина от балласта.
Параметры взаимодействия определяются выражениями
4.3 Выбор параметров виброуплотнения
Экспериментально установлено, что на эффективность вибрационного процесса уплотнения балласта влияют: параметры вибрирования (амплитуда, частота и форма колебаний); параметры взаимодействия (время отрыва и контакта, размер отрыва и обжатия, время вибрирования, скорость вибраторов в момент контакта); геометрические размеры (длина, высота и угол атаки рабочей площади); режимы уплотнения (скорость обжатия - движения машины и др.), а также условия и технология работы (вид ремонта, величина выправочной подъемки, тип верхнего строения пути, состояния балластного слоя и др.). Разнохарактерность этих параметров предопределяет выбор их совокупности, находящихся между собой в определенных соотношениях.
К основным параметрам виброуплотнения относятся амплитуда А и угловая частота w вынужденных колебаний вибраторов, скорость обжатия балласта Vобж и параметры геометрии: длина b, высота ? и угол ? наклона рабочей поверхности уплотнительного клина к оси пути, заглубление z клина вибраторов под основание шпал и заход q3 уплотнительного клина за торцы шпал. Для оптимальных условий виброуплотнения путевого щебня отношение
Для вибраторов условия использования взаимных перемещений частиц балласта при отдаче можно записать в виде неравенств
где Sотд - упругая отдача щебня, принимаем согласно [1] 0,004 м;
Проверим справедливость неравенства
Проверим справедливость неравенства
Проверим справедливость неравенства
Проверим справедливость неравенства
Все неравенства верны, следовательно для вибраторов условия использования взаимных перемещений частиц балласта при отдаче соблюдаются.
Выражения устанавливают связь между определяющими параметрами виброуплотнения А, w,VM, ? и tотр. Рациональные частоты колебаний виброуплотнения в зависимости от состояния щебня (рыхлый, слежавшийся) лежат в пределах от 25 до 40 Гц; для асбестового балласта - от 15 до 25 Гц.
Необходимый суммарный кинематический момент дебалансных роторов вибраторов определяют по формуле предельной амплитуды колебаний А?= А, мкг т.е.
Упругая подвеска вибраторов, выполненная в виде рессорных комплектов, воспринимает нагрузки от колебаний рабочего органа и от сил тяги перемещению её в балласте. Суммарная жесткость упругой подвески выбирается из условия зарезонансного режима колебаний вибраторов, Н/м
где f0 - допустимая собственная частота колебаний вибраторов, согласно [1] принимаем 0,4 Гц
4.4 Расчёт мощности привода вибраторов
При уплотнении мощность вибраторов расходуется на поддержание колебательного процесса с заданной амплитудой, преодоление внешних сопротивлений и внутренних потерь, кВт
где Nупл(вибр) - мощность, расходуемая на уплотнение балластного слоя, преодоление сил инерции балластного материала и
Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути курсовая работа. Транспорт.
Контрольная работа по теме Важнейшие правовые акты второго Всероссийского съезда Советов рабочих и солдатских депутатов
Курсовая работа по теме Модификация дизельного судового четырехтактного двигателя с понижением уровня форсировки и уменьшением эффективного расхода топлива
Медицинская Этика И Деонтология В Педиатрии Реферат
Улицкая Капустное Чудо Эссе
Реферат по теме Дослідження конкурентоспроможності продовольчих товарів
Дипломная работа по теме Эксплуатация центробежного насоса БЭН 293-ОС
Экологическая Пирамида Реферат
Курсовая работа: Особенности организации ТО и ТР автомобилей
Реферат по теме Общественно-политическая жизнь на белорусских землях во время войны 1812 года
Реферат О Земле И Ее Форма Глобус
Характеристика Предприятия Дипломная Работа
Реферат по теме Оформление заголовков в газетах
Реферат: Выявление налоговых преступлений
Почва Как Биокосная Система Реферат
Реферат по теме Пролемы экономической интеграции стран СНГ
Реферат: Шпоры по истории социологии
Реферат: Midsummer Nights Dream Essay Research Paper Throughout
Дипломная работа по теме Инвестиционная политика Российской Федерации
Реферат по теме Игра на уроке иностранного языка
Курсовая работа: Преступления против общественного порядка. Скачать бесплатно и без регистрации
Организация эксплуатации газового хозяйства г. Новороссийска - Производство и технологии курсовая работа
Расчет электронного фильтра аналогового сигнала - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Основные направления борьбы с контрабандой наркотических средств и психотропных веществ - Государство и право дипломная работа