Модернизация моторного путеподъемника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра «ДЕТАЛИ МАШИН, ПУТЕВЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ»

Дисциплина ”ПУТЕВЫЕ МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

НА ТЕМУ «МОДЕРНИЗАЦИЯ МОТОРНОГО ПУТЕПОДЪЕМНИКА»

Выполнил: Проверил:

студент группы МС-51 преподаватель

Моисеенко В.Л.

Введение

Периодическое восстановление физико-механических характеристик и геометрических параметров щебеночной балластной призмы производится путем очистки щебня или, в случае несоответствия уложенного в пути балласта требуемым характеристикам, - за счет полной его замены на щебень твердых пород машинами для очистки щебня и замены балласта.

В соответствии с современными требованиями максимально - допустимое засорение щебеночного балласта установлено в 35% от его объема, а периодичность его очистки - в зависимости от категории пути, толщины очищенного слоя и марки уложенного в путь щебня.

Современные требования к балластной призме, качеству очистки щебня, периодичность его очистки во многом определяют параметры машин для очистки щебня и замены балласта, а также способы производства работ с учетом конкретного состояния железнодорожного пути и вида его ремонта.

В процессе эксплуатации щебень, лежащий в пути, загрязняется. Часть загрязнений появляется за счет истирания и разрушения самого щебня от динамического воздействия поездов, подбивания щебня под шпалы при ремонте пути и атмосферных воздействии. Большая часть попадает извне вследствие просыпания частиц руды, каменного угля, торфа и т. п. с проходящих поездов. В связи с этим фильтрующая способность щебеночного основания ухудшается, влага задерживается загрязнениями, после дождей местами происходит разжижение щебеночного основания, появляются выплески, зимой --пучины.

С ростом загрязненности щебеночного слоя прогрессируют расстройства пути, что вызывает повышенные расходы на текущее содержание и ремонт для обеспечения безопасности движения поездов. Восстановление фильтрующей способности и устойчивости щебеночного основания достигается периодической полной или частичной очисткой его от загрязнений и пополнением убыли чистым щебнем.

1. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

моторный путеподъемник гидропривод

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМКИ И СДВИЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ. Изобретение относится к железнодорожным путевым машинам. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения подъемки и сдвижки стрелочных переводов. Устройство содержит тележки 1, опирающуюся на тележки 1 ферму 4, установленные на тележках и расположенные параллельно осям 3 их колесных пар силовые цилиндры 2 для сдвижки рельсошпальной решетки в плане, подъемники 5, смонтированные в средней части фермы 4 и представляющие собой подъемные силовые цилиндры 6, шарнирно связанные с ними захваты для рельсов и выносной подъемный механизм, шарнирно связанный с возможностью поворота в поперечной вертикальной плоскости со средней частью фермы 4 посредством шарнирно сочлененных между собой тяг .Выносной подъемный механизм содержит силовые органы 16, опирающиеся своими основаниями 17 на балласт. Верхние части силовых органов 16 шарнирно соединены балкой 18, а на ней через каретку 19 смонтированы дополнительные захваты 20. Каретка 19 имеет возможность перемещения вдоль балки 18. На каретке 19 смонтированы датчик горизонтального положения наружной рельсовой нити отводного пути и датчик 23 вертикального положения наружной рельсовой нити отводного пути.

Изобретение относится к железнодорожным путевым машинам, предназначенным для строительства новых железнодорожных линий и вторых путей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения подъемки и сдвижки стрелочных переводов .

На фиг. 1 изображено устройство для подъемки и сдвижки железнодорожного пути, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схема последовательности стоянок устройства при выполнении операций на стрелочном переводе при его подъемке и сдвижке.

Устройство для подъемки и сдвижки железнодорожного пути содержит тележки 1, силовые цилиндры 2 для сдвижки рельсошпальной решетки в плане, установленные на тележках и расположенные параллельно осям 3 колесных пар тележек 1, ферму 4, опирающуюся на силовые цилиндры 2, и подъемники 5, смонтированные на ферме 4. Подъемники 5 представляют собой подъемные силовые цилиндры 6, установленные на ферме 4 и предназначенные для их вертикального перемещения при подъемке стрелочного перевода.

В средней части фермы 4 расположена поворотная стойка 7, которая через шарнир 8 соединена с шарнирно сочлененными тягами 9 и 10. В свою очередь, тяги 9 и 10, а также тяга 9 и стойка 7 соединены между собой соответственно силовыми цилиндрами 11 и 12 поворота тяг в поперечной вертикальной плоскости. Указанные силовые цилиндры управляются от электрогидравлических распределителей 13 и 14.

Тяга 10 шарнирно соединена с выносным подъемным механизмом 15, который содержит силовые органы 16, например в виде гидроцилиндров, опирающиеся своими основаниями 17 на балласт в шпальных ящиках. Верхние части силовых органов шарнирно соединены с балкой 1*8, а на ней через каретку 19 смонтированы дополнительные захваты 20. Каретка 19 имеет возможность перемещения вдоль балки 18 и соединена с силовым цилиндром 21, установленным на балке 18, который дает возможность центрирования положения каретки и дополнительного захвата 20 между силовыми органами 16.

На каретке 19 дополнительно смонтированы датчик 22 горизонтального положения наружной рельсовой нити отводного пути, для чего он упирается в торец головки рельсовой нити, а сигнал от него через электрогидравлический распределитель 13 взаимодействует с силовым цилиндром 11, а

также датчик 23 вертикального положения наружной рельсовой нити отводного пути, управляющий сигнал от которого через электрогидравлический распределитель. 145 взаимодействует с силовым цилиндром 12. Для осуществления подъемки и сдвижки основного направления пути стрелочного перевода на торцах подъемников 5 размещены захваты 24 для рельсов за головку10 рельсовой нити и захваты 25 за подошву крестовин.

Для осуществления одновременного зацепления при подъемке за наружную рельсовую нить основного направления пути и за наружную рельсовую нить бокового направления пути перевода в начальной зоне его ответвления захваты 24 в пазах 26 имеют возможность поперечного перемещения относительно устройства с помощью силовых цилиндров 27.

При вводе в работу силовых цилиндров 2 происходит горизонтальное перемещение фермы 4 совместно с подъемниками 5 в правую или левую сторону относительно оси основного направления пути перевода.

Рабочий процесс по подъемке и сдвижке стрелочного перевода с применением устройства для подъемки и сдвижки железнодорожного пути осуществляется

Подъемники 5 располагаются над колеей основного направления, например прямого пути стрелочного перевод по которому движется устройство из одной позиции стоянки в другую (фиг. 4).

Подъемку и сдвижку перевода в заданное положение в зоне рамных рельсов в позиции В (фиг. 4) осуществляют подъемниками 5 и силовыми цилиндрами 2, причем вначале производят подъемку, а потом сдвижку поднятого стрелочного перевода. При этом для головок рельсовых нитей используют захваты 24, расстояние между которыми в данном случае равно ширине колеи основного направления пути перевода.

При дальнейшем движении устройства и расположении подъемников 5 в позициях последовательно Г и Д захваты 24 правого подъемника захватывают наружную рельсовую нить основного направления пути перевода, а захваты 24 левого подъемника захватывают наружную рельсовую нить отводного направления пути, для чего их из своего среднего положения перемещают дополнительными силовыми цилиндрами 27 по пазам 26 в левую сторону. Как и в предыдущем случае, вначале производя подъемку, а потом сдвижку перевода

В позициях Е, Ж, 3, И, К, Л (фиг. 4) подъемку перевода производят с помощью подъемников 5, выносного подъемного механизма 15, а сдвижку осуществляют силовыми цилиндрами 2 при поднятом состоянии перевода. При этом подъемку наружной и внутренней рельсовой нити основного направления пути перевода осуществляют подъемниками 5 с использованием захватов 24 или в случае подъемки крестовин захватов 25 при расстоянии между крайними захватами равным ширине колеи основного направления пути, а подъемку отводного направления пути выполняют с помощью выносного подъемного механизма, для чего его переводят с помощью тяг 9 и 10, а также силовых цилиндров 11 и 12 поворота тяг из транспортного положения (не показано) в рабочее положение (фиг. 2).

В рабочем положении своими силовыми органами 16 выносной подъемный механизм 15 симметрично располагается в отношении наружной рельсовой нити отводного направления пути перевода, которые основаниями 16 опираются на балласт в шпальных ящиках. Для осуществления подъемки стрелочного перевода в этом случае вначале дополнительными захватами 20 зацепляют головку рельсовой нити ,а затем согласованными действиями силовых органов 16 и подъемников 5 производят подъемку перевода на заданную высоту, после чего его сдвижку выполняют посредством ввода в действие силовых цилиндров 2, при этом наличие возможности перемещения каретки 19 вдоль балки 18 обеспечивает сдвижку всего перевода от воздействия силового цилиндра 2.

Перед началом движения устройства совместно с выносным подъемным механизмом из одной позиции в другую вначале перемещают в вертикальном направлении нижние части силовых органов 16 в положение, при котором их основания 17 выше верхних постелей брусьев и выше верхних кромок задозированного балласта, затем с помощью силового цилиндра 21 восстанавливают симметричное положение силовых органов 16 относительно каретки 19, дополнительного захвата 20, а также в отношении рельсовой нити и отцепляют захваты от головки рельса. После выполнения перечисленных операций устройство готово к перемещению в следующую позицию.

В процессе всего движения устройства для подъемки и сдвижки железнодорожного пути вдоль стрелочного перевода выносной подъемный механизм сохраняет вертикальное и горизонтальное положения в отношении рельсовой нити, которые он имел в начале движения из предшествующей позиции. Это достигается за счет управляющих сигналов, поступающих от датчиков 22 и 23 в электрогидравлические распределители 13 и 14, а от них - соответственно в силовые цилиндры 11 и 12 поворота тяг 10 и 9, с 10 помощью которых непосредственно и осуществляется центрирование выносного подъемного механизма в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно наружной рельсовой нити отводного направления пути.

После каждой последовательной подъемки и сдвижки стрелочного перевода осуществляют подштопку маячного бруса или шпалы, затем подбивают ее, а потом опускают на новый уровень балласта

При подъемке стрелочного перевода в направлении от крестовины к рамному рельсу работа выполняется в обратной последовательности.

Формула изобретения

Устройство для подъемки и сдвижки железнодорожного пути, содержащее опирающуюся на тележки ферму, установленные на тележках и расположенные параллельно осям их колесных пар силовые цилиндры для сдвижки рельсошпальной решетки в плане, подъемные силовые цилиндры, смонтированные в средней части фермы, и шарнирно связанные с ними захваты, для рельсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения подъемки и сдвижки стрелочных переводов, оно снабжено выносным подъемным механизмом, шарнирно связанным с возможностью поворота в поперечной вертикальной плоскости со средней частью фермы посредством двух шарнирно сочлененных между собой тяг, каждая из которых снабжена соответствующим силовым цилиндром ее поворота в указанной плоскости, и включающим в себя расположенные перпендикулярно продольной оси пути силовые органы, основания которых расположены с возможностью опирания на балласт, а их верхние части шарнирно соединены между собой посредством поперечно расположенной балки, на которой установлена с возможностью перемещения вдоль нее каретка, несущая дополнительные захваты для рельсов отводного пути, соединенная со смонтированным на балке силовым цилиндром ее центрирования и снабженная установленными с возможностью контакта с наружным рельсом отводного пути датчиками его горизон- тального и вертикального положений, связанными с соответствующими силовыми цилиндрами поворота тяг, а захваты для рельсов смонтированы с возможностью поперечного перемещения посредством дополнительных силовых цилиндров

2. Консольный балластер МПП и балластер БУ-1 конструкции ВНИИТП

В 1955 году Армавирский машиностроительный завод по проекту Министерства транспортного строительства выпустил балластировочную машину консольного типа. Машина получила обозначение МПП, что обозначало моторный путеподъемник. Все оборудование машины смонтировано на 4-х осной платформе. Под легким навесом установлены дизель-генераторная установка со щитом управления, лебедка подъема консоли, механизм сдвига пути, пост управления. Пружинный рельсовый захват закреплен на конце консоли длинной 5,42 м. Привод рельсового захвата ручной. Под рельсовым захватом заведена балластерная струнка для разравнивания балласта под вывешенной путевой решеткой. Для транспортирования высыпанного по бокам от пути балласта внутрь колеи на платформе закреплены два балластных крыла. Машина не самоходная, предназначена для работы с тяжелыми паровозами серии Гр и тепловозами ТУ2. Такие машины работали на узкоколейных железных дорогах министерства путей сообщения, прежде всего на Юго-Западной и Прибалтийской.

В 1954 году ВНИИТП для механизации балластировочных работ при строительстве узкоколейного железнодорожного пути разработал электрический балластер, который получил обозначение БУ-1 (Балластер узкоколейный первый тип).

Прорабатывалось два варианта привода рабочих органов балластера - гидравлический и электрический. В виду того, что уже был освоен выпуск самоходных электростанций типа СЭП на Губинском заводе был выбран проект балластера с электроприводом. Некоторое количество таких балластеров выпустили в 1959 году.

Все оборудование балластера смонтировано на пространственной ферме, опирающейся на две двухосные тележки. Расстояние между шкворнями тележек 16 метров (по результатам испытаний длину собирались уменьшить до 14 м или увеличить до 18 метров), что позволило снизить нагрузку на путеподъемное устройство. По мнению конструкторов ВНИИТП такая конструкция более устойчива при работе на путях со значительными неровностями в отличие от консольных машин. На раме балластера смонтирован подъемный электромагнит, который обеспечивает надежную работу захвата при прохождении рельсовых стыков. Для питания электромагнитного захвата энергией на балластере установлен машинный преобразователь, состоящий из асинхронного электродвигателя переменного тока и генератор постоянного тока мощностью 7,6 кВт. Подъем-опускание, сдвиг и перекос электромагнитного захвата осуществляется при помощи трех асинхронных электродвигателей. Для разравнивания балласта под рельсошпальной решеткой на электромагнитном захвате установлены две балластные струнки. Для разравнивания балласта и оправки балластной призмы на балластере установлены два крыла с ручным управлением, по конструкции крылья в общих чертах напоминали крылья балластеров Б-3 колеи 1520 мм конструкции Бизяева. Для очистки от балласта поверхностей шпал и рельсов установлены две рельсовые щетки (на каждой тележке) и один комплект шпальных щеток. Все приборы управления механизмами балластера расположены в кабине, установленной на ферме

По результатам испытаний балластер показал себя весьма неудачно - большая база не позволяла нормально работать балластеру в кривых радиусом менее 100 метров, применение электромагнитного захвата делало машину весьма энергоемкой, что в виду ограниченности мощности СЭП не позволяло механизировать операции по управлению крыльями дозатора. Все это не позволило широко внедрить балластеры БУ-1 и в дальнейшем отказаться от широкого применения балочных балластеров на дорогах колеи 750 мм.

По не удолетворительным результатам испытаний балластера БУ-1 в 1956 году ВНИИТП разработал новые технические условия на путевую машину, которая должна выполнять рабочие операции, выполняемые балластером, а также стругом-снегоочистителем. На основе технических условий прокутно-конструкторским бюро при кафедре "Теория механизмов и конструкции машин" Ленинградского института инженеров железнодорожного трансорта, на договорных условиях было разработано проектное задание на узкоколейную путевую машину для железных дорог торфяной промышленности. Проектное задание разработано в двух вариантах. Первый вариант предусматривает выполнение основных механизмов путевой машины с электромеханическим приводом. Второй вариант - с гидравлическим.В результате предварительного совместного обсуждения двух вариантов, принимая во внимание ряд преимуществ обоих, ПКБ приступило к разработке технического проекта путевой машины по двум вариантам. Разработка двух вариантов путевой машины до стадии технического проекта дает возможность правильно выбрать тип привода и системы управления механизмами. В основу разработанного проекта путевой машины положена схема балластера консольного типа с убирающейся стрелой. К достоинствам этого типа относятся:

- возможность работы путевой машины при отрыве значительного количества шпал от путевой решетки,

- возможность производства сдвижки на тупиковых путях,

- база консольного балластера может быть выполнена меньших размеров, что обеспечивает лучшую работу навесного оборудования струга-снегоочистителя,

- обеспечивается возможность снятия на зимний период стрелы с подъемными захватами.

К недостаткам консольной машины следует отнести значительную перегрузку передней тележки при подъемке путевой решетки. Для устранения этого недостатка проект ЛИИЖТа предусматривает применение двух тележек в передней части машины. Учитывая, что непрерывная подъемка узкоколейного пути механическим захватом представляет значительные трудности, ввиду того, что стандартные накладки узкоколейного пути выступают за головку рельса, в проекте предусмотрена установка электромагнитного захвата, чем исключается падение рельсошпальной решетки при прохождении стыков.

Согласно проекту путевая машина представляет собой металлическую сварную раму, смонтированную на трех узкоколейных тележках от платформ грузоподъемностью 20 т. На раме, консольно к ней установлена стрела, на конце которой монтируется устройство для захвата и поднятия путевой решетки. На боковых стенках рамы установлены крылья для обработки балласта. Конструкция стрелы в плане представляет собой параллелограмм, который с помощью специального механизма может смещать захватное устройство относительно продольной оси пути. Захватное устройство имеет механизм перекоса. Стрела с захватами может убираться в транспортное положение. На раме путевой машины установлен дизель-генератор в составе дизеля Д-54 и генератора СГ60/6. Для питание электромагнитного захвата постоянным током устанавливается генератор постоянного тока, спаренный с электродвигателем переменного тока. Все приборы управления машиной сосредоточены в кабине.

Разработка машины велась для конкретных условий, основным местом ее работы должна была стать узкоколейная железная дорога торфопредприятия Назия, окончательная разработка путевой машины намечалась на конец 1957 года, однако путевая машина по данному проекту так и не была построена.

3. МАШИНЫ цикличного ДЕЙСТВИЯ

На строительстве новых железных дорог или вторых путей применяются моторные путеподъемники. Они поднимают путевую решетку на балласт, выправляют путь в плане и профиле с рельсами и шпалами всех типов. На объектах с малым объемом работ широкое распространение получил моторный путеподъемник транспортного строительства МПТС-1 (рис. 3.17). С одного объекта на другой его можно транспортировать на автомобиле или прицепе грузоподъемностью 6 т, а также на железнодорожной платформе. На раме 1 путеподъемника смонтирован рычажно-параллелограммный рабочий орган 2, который, опираясь на балласт, поднимает и сдвигает путевую решетку. Путеподъемник в это время находится на поднимаемой путевой решетке. Со шпал вывешенного пути балласт сметает щетка 10, которая опускается в рабочее положение и поднимается в транспортное двумя гидроцилиндрами //.

Дизель 14 (Д-144) мощностью 37 кВт при частоте вращения 1800 мин-1 приводит в рабочем режиме два насоса/2 (НШ-32) и перемещает путеподъемник с одной рабочей позиции на другую. Коробка отбора мощностей и реверса 15 предназначена для привода одного насоса 12 и генератора 6 мощностью 5 кВт и переключения движения путеподъемника с прямого хода на обратный.

Рабочий орган (рис. 3.18) устанавливают в рабочее и транспортное положения. При подъемке путевой решетки два вертикальных гидроцилиндра 2 опускают в направляющих корпусах 3, поднимая путь до 400 мм. Горизонтальная 4 и наклонная 5 штанги, рычаг 7 и серьга 6 создают геометрическую неизменяемость механизма подъема в рабочем положении. В транспортное и рабочее положения механизмы устанавливают горизонтальным гидроцилиндром 9. Вертикальное расположение гидроцилиндра 2 фиксируют присоединением к корпусу 3 штанги 4. Опорная рама 10, жестко прикрепленная к раме путеподъемника, служит опорой двуплечих рычагов 7. Плечо 8 рычага 7 используется для опускания тяги 11, двух ползунов 12 и двух клещей 13 для захвата рельса. После захвата рельса, чтобы замкнуть клещи, их немного приподнимают гидроцилиндром 9. Гидроцилиндр 15 служит для сдвижки пути. Его корпус жестко прикреплен к раме 1 путеподъемника, а концы штока соединены с опорами 14 и через штанги 4 -- с корпусами 3.. Во время подачи масла в левую полость цилиндра его корпус перемещается по штоку влево и вместе с ним передвигается рама 1 с поднятой путевой решеткой (остаются неподвижными шток, опоры 14, штанги 4 и корпус 3). Оптическая система позволяет контролировать подъем и сдвиг пути путеподъемником. Она состоит из контрольной тележки (ее прицепляют к путеподъемнику со стороны рабочего органа, на тележке установлен измерительный щиток с пересекающимися измерительными линейками) и оптического визирного прибора ПРП-2 (размещают в 100 м от путеподъемника)-Команду на подъем или сдвижку пути подает бригадир по показа-104

4. РАСЧЁТ ОБЪЁМНОГО ГИДРОПРИВОДА

4.1 Определение мощности гидропривода и насоса

Мощность гидропривода определяется по заданным нагрузкам и скоростям гидродвигателей, обеспечивающих привод исполнительных механизмов.

Полезная мощность гидродвигателя возвратно-поступательного действия (гидроцилиндра) определяется по формуле:

Nгдв=F·V, (2.1)

где Nдвг - мощность гидродвигателя, кВт;

F - усилие на штоке, кН;

V - скорость движения штока, м/с.

Nдвг= 68·0,015 = 1,5 кВт.

На первом этапе расчёта гидропривода потери давления и ход рабочей жидкости учитывается коэффициентом запаса по усилию и скорости. Коэффициент запаса по усилию учитывает гидравлические потери давления в местных сопротивлениях и по длине гидролинии, а также потери на преодоление инерционных сил, сил механического трения в подвижных соединениях и т. п. Коэффициент запаса по скорости учитывает утечки рабочей жидкости, уменьшение подачи насоса с увеличением давления в гидросистеме.

Полезная мощность определяется исходя из мощности, гидродвигателя с учётом потерь энергии при её передаче от насоса к гидродвигателю по формуле:

Nнп=kзу·kзс·Nгдв, (2.2)

где Nнп - мощность насоса, кВт;

kзу - коэффициент запаса по усилию, kзу = 1,1…1,2;

kзс - коэффициент запаса по скорости, kзс= 1,1…1,3.

Nнп= 1,15·1,2·4,6 =15.6 кВт.

Меньшее значение коэффициентов следует выбирать для гидроприводов, работающих в лёгком и среднем режимах, а большие - в тяжелом и весьма тяжелом режимах работы.

4.2 Подбор насосов

Зная полезную мощность насоса, и учитывая, что полезная мощность насоса связана с номинальным давлением и подачей зависимостью Nнп, Pном, Qн можно найти подачу или рабочий объём насоса по формулам:

Qн = Nнп / Pном, (2.3)

q = Nнп / Pном· nн, (2.4)

где Nнп - мощность насоса, кВт;

Qн - подача насоса, дмі/с, Qн=qн· nн;

Pном - номинальное давление, мПа;

qн - рабочий объём насоса, дмі (дмі/об);

nн - частота вращения вала насоса, об/мин

Qн = 15.6/16 = 10 дмі/мин;

q = 15.6/16·1500 = 0.65 дмі (дмі/об).

Для того, чтобы найти рабочий объем насоса по формуле (4.3), необходимо задаться частотой вращения вала насоса, которая зависит от типа приводного двигателя (двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель и др.). Для мобильных машин в качестве приводных двигателей насосов чаще всего используются дизели с номинальной частотой вращения 1500, 1600, 1700 мин ?№и т.д.

Номинальные частоты вращения, установленные ГОСТом 12446-80, следующие:750, 960, 1200, 1500, 1920, 2400 мин и т.д. Для насосов с приводом от электродвигателей принимаются значения частот вращения соответствующих электродвигателей.

Насос выбирается из технической литературы по двум параметрам, ближайшим к расчетным: номинальному давлению Р и рабочему объему насоса q .

При выборе насоса следует учитывать, что насосы, рассчитанные на высокое давление, могут быть использованы в гидроприводах, имеющих более низкое давление. Если значения рабочего объема насоса в результате расчетов оказываются большими, то возможно применение двух и более насосов, устанавливаемых параллельно. При этом с целью унификации целесообразно использовать один тип насосов.

Техническая характеристика выбранного насоса приведены в таблице 2

Таблица 2 - Техническая характеристика насоса.

Наименование параметров	Значение параметров
Обозначение насоса	НШ 10-3
Рабочий объём, смі	10
Давление на выходе, МПа: номинальное максисмальное	16 20
Частота вращения, об/мин: минимальная номинальная максимальная	960 2400 3000
Номинальная подача, л/мин	22,1
Продолжение таблицы 2
Номинальная потребляемая мощность, КВт	6,9
Масса, кг	2,5

По технической характеристике выбранного насоса производится уточнение действительной подачи насоса по формуле;

Qнд = qнд· nнд·зоб, (2.5)

где Qнд - действительная подача насоса, с?№;

qнд - действительный рабочий объём насоса, дмі (дмі/об)';

nнд - действительная частота вращения вала насоса, nнд = nн, с?№(об/с);

зоб - объёмный КПД насоса.

Qнд = 0,92·2400·10= 22.1 л/мин

Действительная частота вращения вала насоса nнд может отличатся от номинальной частоты вращения вала насоса по его технической характеристике и берётся равной частоте nн , принятой в формуле (4.5).

2.3 Определение внутреннего диаметра гидролинии, скоростей движения жидкости

Расчётные значения внутренних диаметров всасывающей, напорной и сливной гидролиний определяются из уравнений неразрывности потока жидкости с учётом размерности по формуле:

d = v 4· Qнд/р·Vж, (2.6)

где d - расчётное значение внутреннего диаметра гидролинии, м;

Qнд - действительный расход жидкости (подача насоса), мі/c;

Vж - скорость движения жидкости в гидролинии, м/с.

Скорость движения рабочей жидкости выбирается в зависимости от назначения гидролинии таким образом, чтобы для уменьшения потерь давления на гидравлическое трение, режим движения был ламинарным или близким к нему. В нашем случае для магистральной гидролинии скорость равна - 7-1,5 м/c.

Таким образом получаем:

d = v 4·22ю1·10?/3,14·0.56 = 0,22 м.

По расчетному значению внутреннего диаметра гидролинии производится выбор трубопровода по ГОСТу 8734-75, при этом действительное значение диаметра трубопровода d должно быть больше расчетного, т.е. d > dп , Значение толщины стенок трубопровода принимается конструктивно равным 2...4 мм.

После выбора трубопроводов производится определение действительных скоростей движения жидкости во всасывающей, напорной и сливной гидролиниях по формуле:

Vжд = 4·10?і·Qнд/р·dІ, (2.7)

где Vжд - действительное значение скорости движения жидкости, м/c;

d - действительное значение внутреннего диаметра гидролинии, м;

Qнд - действительный расход жидкости, дмі/с.

Vжд=4·10?і·22.1/3.14·0.25= 0.11 м/с

4.4 Выбор гидроаппаратуры и кондиционеров рабочей жидкости

Гидроаппаратуру (распределители, обратные клапаны, гидрозамки, предохранительные клапаны и др.) выбираем по условному проходу и номинальному давлению. Дополнительным параметром для гидроаппаратуры является номинальный расход жидкости.

Под условным проходом d2 по ГОСТу 16516-80 понимается округлённый до ближайшего значения из установленного ряда диаметр круга, площадь которого равна площади характерного проходного сечения присоединяемого трубопровода.

Соотношение между условным проходом и действительным внутренним диаметрами по ГОСТу 16516-80 приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Соотношение между условным проходом и действительными внутренними диаметрами

Условный проход dy,мм	Диапазон действительных внутренних диаметров, мм
5,0	4,5 - 5,7
6,0	5,7 - 7,2
8,0	7,2 - 9,0
10,0	9,0 - 11, 0
12,0	11,0 - 14,0
16,0	14,0 - 18,0
20,0	18,0 - 22,5
25,0	22,5 - 28,5
32,0	28,5 - 36,0
40,0	36,0 - 45,0
50,0	45,0 - 57,0
63,0	57,0 - 72,0
80,0	72.0 - 90,0

В пояснительной записке приводится техническая характеристика выбранных гидроаппаратов.

В качестве очистительных устройств для очистки рабочей жидкости от загрязняющих примесей гидроприводах применяются фильтры или сепараторы.

Очистительные устройства выбираются в зависимости от требований, предъявляемых к чистоте рабочей жидкости, по следующим параметрам: условному проходу, номинальной тонкости фильтрации, номинальной пропускной способности и номинальному давлению. Поэтому перед их выбором необходимо установить требования к тонкости фильтрации, обуславливаемые типом выбранного насоса. способности и номинальному давлению. Поэтому перед их выбором необходимо

Выбор рабочих жидкостей производится на основе анализа режимов работы и условий эксплуатации гидропривода с учетом конструктивных особенностей установленного гидравлического оборудования, главным образом, конструктивных особенностей используемого насоса.

Рабочая жидкость должна удовлетворять всем требованиям. С учетом этих требований и выбирается рабочая жидкость. Выбрав рабочую жидкость, необходимо в пояснительной записке привести ее основные характеристики (плотность, вязкость, диапазон изменения окружающей среды).

Выбираем секционный гидрораспределитель типа РС, его характеристики приведены в таблице 4:

Таблица 4 - Технические характеристики гидрораспределителя

Параметр	Значение параметра
Условный проход, мм	25
Давление, МПа: номинальное максимальное	16 25
Расход рабочей жидкости, дмі/мин: номинальное максимальное	100 125
Усилие, необходимое для перемещения штока, Н	50
Число секций собираемых в одном блоке, не более	10
Масса, кг	Зависит от числа секций

Выбираем обратный клапан типа 61, его характеристики преведены в таблице 5

Таблица 5 - Технические характеристики обратного клапана

Параметр	Значение параметра
Типоразмер клапана	61100
Условный проход, мм	16
Номинальный расход, дмі/мин	63
Масса, кг	0,52

4.5 Расчет потерь давления в гидролиниях

Определение потерь давления при движении жидкости в гидролиниях необходимо для более точного расчета гидродвигателя, а также для определения гидравлического КПД гидропривода.

Потери давления определяются отдельно для каждой гидролинии (всасывающей, напорной, сливной) при определенной температуре рабочей жидкости. В соответствии с известным из гидравлики принципом наложения потерь потери давления в гидролинии определяются по формуле:

?p = ??pl + ?pm, (2.8)

где ?p - потери давления в гидролинии, МПа;

??pl - сумма путевых потерь, МПа;

?pm - сумма потерь в местных сопротивлениях, МПа.

Потери давления по длине гидролинии определяются по формуле:

?pl = (л·l/d)·(Vжд/2)·с·10?, (2.9)

где ?pl - потери давления по длине (путевые), МПа;

л - коэффициент путевых потерь (коэффициент Дарси);

l - длина гидролинии, м;

d - внутренний диаметр гидролинии, м;

Vжд - скорость движения жидкости в гидролинии, м/с;

с - плотность рабочей жидкости, кг/мі.

При подстановке в формулу () длины гидролинии l следует учитывать, что для всасывающей гидролинии l = lво, для напорной гидролинии l = lнап + lисп, а для сливной гидролинии l = lсл + lисп.

Коэффициент путевых потерь зависит от режима движения жидкости и определяется по формулам:

1 для ламинарного режима (Re ? 2320)

л = 75/ Re; (2.10)

2 для турбулентного режима (Re ? 2320)

л = 0,316/Re. (2.11)

Число Рейнольдса определяется по формуле:

Re = Vжд/н; (2.12)

где Vжд - скорость движения жидкости в гидролинии, м/c;

н - кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости, мІ/с.

Re = 0,047/2,0 = 0,0235;

л = 75/0,0235 = 3191,5;

?pl = 3191,5·(1/0.25)·(0,11/2)·0.8·10? = 1,3МПа.

Потери давления в местном сопротивлении определяются по формуле:

?pm = о· (VждІ/2)·с·10?, (2.13)

где ?pm - потери давления в местном сопротивлении, МПа;

о - коэффициент местного сопротивления;

Vжд - скорость движения жидкости, м/с;

с - плотность рабочей жидкости, кг/мі .

?pm = 0.01·(0,11/2)·0,7·10? = 0,0009 МПа.

?p = 1,3 + 0,0009 = 1,3009 МПа.

4.6 Расчёт гидроцилиндров и уточнение необходимой подачи

Поршневые гидроцилиндры одностороннего действия с односторонним штоком являются самыми распространенными гидродвигателями поступательного действия выходного звена.

Основными параметрами гидроцилиндров являются : усилие на штоке F, скорость штока V, диаметр поршня D, диаметр штока d и ход штока L. Усилие на штоке, скорость штока и ход штока заданы, а диаметр поршня и штока рассчитываются.

Усилие действующее вдоль штока:

Pп = p·Fп·зм·10; (2.14)

где p - перепад давления в гидроцилиндре, МПа;

p = p1 - p2; (2.15)

p1 - давление создаваемое насосом в нагнетательной полости цилиндра, МПа;

p2 - давление в сливной полости которое при сливе через золотник равно сопротивлению магистрали слива, МПа (p = 0,2ч0,5 МПа)

p = 20 - 0,5 = 19,5 МПа.

Pп - усилие вдоль штока, Н

Fп - рабочая площадь поршня, мІ;

зм - механический К П Д гидроцилиндра, зм = 0,85ч0,91.

Из этой формулы найдём рабочую площадь поршня:

Fп = 70000/19,5·0,91·10 = 0,004 мІ.

Найдём диаметр поршня, м:

D = v 4· Pп/р· p · зм ·10 ; (2.16)

D = v4· 70000/3,14· 19,5 · 0,91 ·10 =0,07 м.

Толщина стенки цилиндра, м:

д = Dн/2·v ([Gр] +Pp)/([Gp]-Pp) - 1; (2.17)

д = 0,8/2·v((160+24,6)/(160-24,6) -1= 0,05 м.

где Pp - расчётное давление, Па, Pp = 1,23Рmax;

Gр - допускаемое напряжение материала цилиндра на растяжение, Па;

Dн - наружный диаметр цилиндра, м;

Диаметр штока обычно принимают d = (0,3 ч 0,7)D, принимаем d = 0,7·D = 0,49 метра.

Скорость рабочего органа, приводимого в движение цилиндром, найдём из времени цикла работы инструмента. Время на выдвижение тока равно 8 секунд. Ход штока 0,12 метра . Отсюда найдём скорость работы гидроцилиндра, м/с:

vi = s/t; (4.19)

V = 0,12/9 = 0,013 м/с.

где s - ход штока;

t - время выдвижения штока;

При прямом соединении гидроцилиндра с рабочим органом, скорость штока равна скорости рабочего органа. Зная эту скорость можно найти расход жидкости в этом гидроцилиндре :

Qi = Fп· vi ; (2.20)

Qi = 0,004·0,015 = 6·10? мі/c.

где Qi - расход в i-том гидроцилиндре, мі/c;

Fп - площадь поршня, мІ;

vi - задаваемая скорость штока, м/c;

Общий расход одновременно работающих цилиндров :

Q = ? Qi; (2.21)

Q = 4·6·10? = 24·10? мі/c.

Необходимое для работы цилиндров подача насоса, мі/c:

Qн = (Q/зo·зсц)·k ; (2.22)

Qн = (2,4·10?/0,91·0,96)·1,02 = 3,2·10? мі/c.

где зo - объёмный КПД насоса (зo = 0,85ч0,97);

зсц - объёмный КПД силового цилиндра (зсц = 0,96);

k - коэффициент учитывающий потери в элементах системы, k = 1,02;

Диаметр трубопровода, м:

d = v 4·Q/р·Vжд ; (2.23)

d = v 4·3,2·10?/3,14·4 = 0,01м.

где Q - расход жидкости, мі/c;

Vжд - скорость потока жидкости, обычно в магистрали принимают равной 7ч1,5 м/c (для короткого трубопровода);

Диаметр стенок трубопровода, м:

д = Pu·dT·k/2·G; (2.24)

где Pu - давление в системе при испытании, Мпа; Pu = 1,23 МПа;

dT - внутренний диаметр трубы, м;

k - коэффициент безопасности, k = 8;

G - допускаемое напряжение на растяжение, МПа (для тефлонорезины - 80 МПа);

д = 1,23·20·0,01·2/2·80 = 0,003 м.

Действительна скорость движения штока определяется из уравнения неразрывности потока жидкости по формуле :

Vд = Qнд/Sэф; (2.25)

где Vд - действительная скорость штока, м/с;

Qнд - расход жидкости, мі/c;

Sэф - эффективная площадь поршня, мІ,

Sэф = р·DІ/4; (2.26)

Sэф = 3,14·0,07І/4 =0,0038 м/c.

Производим сравнение действительных и заданных параметров по относительным величинам :

дv = (V - Vд)/V ; (2.27)

дv = (0,004 - 0,0038)/0,004 = 0,05.

Допускаемая величина отклонения действительных и заданных значений выходных параметров гидроцилиндра не превышает 10%.

4.7 Тепловой расчёт гидропривода

Тепловой расчет гидропривода проводится с целью определения температуры рабочей жидкости, объема гидробака и выяснения необходимости применения специальных теплообменных устройств.

Основными причинами выделения тепла в гидроприводе являются: внутреннее трение рабочий жидкости, дросселирование жидкости при прохождении различных элементов гидропривода, трение в гидрооборудовании и др.

Количество тепла, выделяемое в гидроприводе в единицу времени, эквивалентно теряемой в гидроприводе мощности.

Тепловой расчет гидропривода ведется на основе уравнения теплового баланса:

Qвыд = Qотв; (2.28)

где Qвыд - количество тепла, выделяемого гидроприводом в единицу времени (тепловой поток), Вт;

Qотв - количество тепла, отводимого в единицу времени, Вт.

Количество выделяемого тепла определяется по формуле:

Qвыд = (Pном· Qнд/зн)·(1-згм)·kв·kд ; (2.29)

где Pном - номинальное давление, Па;

Qнд - действительная подача насоса, мі/c

зн - полный КПД насоса из его технических характеристик, зн =0,85;

kв - коэффициент продолжительности работы гидропривода;

kд - коэффициент использования номинального давления;

згм - гидромеханический КПД гидропривода;

Qвыд = 6.9·(1- 0,87)·0,5·0,7 = 0.3 кВт.

Значение гидромеханического КПД гидроцилиндров принимают равными 0,92ч0,98.

Значение коэффициентов использования приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Коэффициенты работы гидропривода.

Режим работы гидропривода	Коэффициент продолжительности работы гидропривода kв	Коэффициент использования номинального давления kд	Область применения
Легкий Средний Тяжелый Особо тяжелый	0,1. ..0,3 До 0.4 0,3… 0,5 0,4. ..0,7 0,5…0,8 0,7…0,9 0,8…0,9 Свыше 0,9	Системы управления Скреперы, трубоукладчики , рыхлители Бульдозеры , автогрейдеры , автокраны, погрузчики Экскаваторы . катки машины непрерывного действия, тягачи и др.

Коэффициент продолжительности работы гидропривода kв определяется отношением времени действия гидропривода tгн к времени работы машины tм, т.е. kв= tгн / tм.

Коэффициент использования номинального давления kд равен отношению рабочего давленая в гидроприводе р к номинальному pном, т. е.

kд = р / pном.

Количество тепла, отводимого в единицу времени от поверхностей металлических трубопроводов, гидробака при установившейся температуре жидкости определяется по формуле;

Qотв = kтп·(tж-tо)?·Sri + kтп·(tж-tо)·Sу; (2.30)

где kтп - коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости в окружающий воздух, Вт/(мІ·град);

tж - установившаяся температура рабочей жидкости, tж ? 50 … 70°C;

tо - температура окружающего воздуха, °C;

?·Sri - суммарная площадь наружной теплоотводящей поверхности трубопровода, мІ;

Sri = р·(di + 2дi)·li; (2.31)

где di - внутренний диаметр, м;

дi - толщина стенки, м;

li - длина i- го трубопровода, м;

Sri = 3,14·(0,25 + 2·0,003)·25 = 0,126 мІ.

Sу - площадь поверхности гидробака, мІ.

Для практических расчётов рекомендуется применять значения kтп = 10…15 Вт/(мІ·град), причём минимальные значения коэффициента kтп берутся при затрудненной циркуляции воздуха, максимальные при свободном обтекании воздухом элементов гидропривода.

Площадь поверхности гидробака определяется из уравнения теплового баланса (4.28) после подстановки в него выражений (2.29) и (2.30).

Расчётная площадь поверхности гидробака связана с его объёмом следующей зависимостью:

S6 = 0,065 іv VІ; (2.32)

где S6 - площадь поверхности бака, мІ;

V - объём гидробака, дмі;

S6 = 0,065 іv200І = 2.2.

Qотв = 10·(50 - 20)·3·0,216 + 12,5·(60 - 10)·0,6 = 0.3 кВт.

5. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ ЩЕБнЕОЧИСТиТЕЛЬНЫХ МАШИН

Щебнеочистительные машины работают в условиях движения поездов, на участках, где выполняется комплекс путевых работ с участием бригад путевых рабочих. для безопасной и производительной работы в этих условиях особенно необходимо знание и строгое соблюдение основных правил по технике безопасности.

Все лица, входящие в состав бригады, обслуживающей щебнеочистительную машину, должны иметь удостоверения на право управления машиной или ее составными частями и о сдаче испытаний по технике безопасности с присвоением квалификационной группы по электробезопасности.

Ответственность за соблюдение правил по технике безопасности гiры работе машины несет ее машинист.

При работе на электрифицированных участках постоянного или переменного тока напряжение с контактной сети должно быть снято на весь период работы машины, а контактная сеть на месте работы заземлена.

Во время приведения несущей рамы машины из транспортного в рабочее положение (при зарядке) и из рабочего в транспортное (при разрядке) пропуск поездов по соседнему пути не допускается. На период пропуска поездов по соседнему пути работа машины должна быть прекращена.

Перед выполнением операций по зарядке и разрядке щебнеочистительной машины, а также перед пуском рабочих органов машинист должен предупреждать об этом руководителя работ и находящихся поблизости рабочих звуковым сигналом.

При подъеме или опускании ножа поворотным краном запрещается приближаться к нему на расстояние менее 2 м.

Во время работы машины нельзя стоять или ходить по обочине и между- путью вблизи щебнеочистительного устройства, а также приближаться к нему спереди или сзади на расстояние до 5 м. Во время зарядки или разрядки щебнеочистительного устройства рельсы поднятой путевой решетки необходимо поддерживать предохранительными захватами.

Все предохранительные щитки, кожуха, сетки, цепи и т. п. всегда должны быть установлены на своих местах.

Все цепи захватных устройств и растяжки следует периодически осматривать и при обнаружении дефектов в звеньях (трещины, надрывы) заменять их новыми.

Все работы по обслуживанию машины и уходу за ней необходимо производить только исправным и пригодным для производства той или иной операции инструментом.

При работе машины ВМС запрещается приближаться к ней на расстояние 5 м, находиться между передним и задним тракторами, а также на раме упряжного устройства и подножках тракторов. Не допускаются маневры машины на балластной призме, въезд или съезд ее при пропуске поездов по соседнему пути.

По окончании работ машина ВМС может быть оставлена на перегоне, но ее выступающие части должны находиться на расстоянии не менее 2,5 м от

наружного рельса. Осмотр и техническое обслуживание машины ВМС следует производить на производственной базе ПМС в депо путевых машин. При необходимости выполнения этих работ на перегоне обслуживающий персонал не должен приближаться к действующему пути (крайнему рельсу) на 2 м, а на участках со скоростным движением поездов (более 120 км/ч) на 4 м.

При осмотре, техническом обслуживании машины и регулировке ее узлов базовый трактор должен быть отцеплен, машина опущена на подрезной нож.

При переводе рабочих органов машины из транспортного положения в рабочее и обратно нельзя находиться у стоек несущей рамы.

Литература

1. Соломонов В.Н. «Путевые машины» Москва «Высшая Школа.» 1998г.

2. А.В. Кузмин, Ф.Л. Марон «Справочник по расчетам механизмов подъемно- транспортных машин». Минск «Высшая школа» 1983г.

3. М.П. Александров «Подъемно-транспортные машины»-Мн.: Выс. шк..,1985г.

4. Н.Г. Домбровский «Строительные и путевые машины»-М.: Высшая школа,1967г.

Размещено на Allbest.ru