Техническое предложение легкой щебнеочистительной машины

Размещено на http://www.allbest.ru

Петербургский государственный университет путей сообщений

Кафедра «Подъемно-транспортные путевые и строительные машины»

Курсовая работа

Техническое предложение легкой щебнеочистительной машины

Выполнил: студент

Группы ПТМ-001

Королев А.Ю.

Проверил: доцент

Быков В.П.

Санкт-Петербург 2014

Введение

В настоящее время научно-технический прогресс на транспорте связан с перевооружением производства на основе наукоемких технологий. На железнодорожном транспорте прогресс связан в частности с созданием и применением новых путевых машин. Особенно это относится к щебнеочистительным машинам (ЩОМ). Отечественные ЩОМ предназначены для выполнения больших объемов работ на магистральных железнодорожных путях. На железных дорогах промышленного транспорта применение этих машин оказывается не рациональным, а иногда и невозможным. На промышленном транспорте используют комплекты легких путевых машин. В нашей стране легкие ЩОМ пока не производятся. В курсовой работе ставится задача в разработке технического предложения легкой ЩОМ, способной работать в комплекте с другими легкими путевыми машинами для капитального ремонта пути. По ходу работы выполнены процедуры на стадиях технического задания (ТЗ) и технического проекта (ТП). механизация ремонт промышленный щебнеочистительный проектирование

1. Комплексная механизация капитального ремонта пути промышленного транспорта

Капитальный ремонт пути выполняется в три этапа: подготовительный, основной отделочный. Подготовительные работы связаны с подготовкой пути для выполнения основных работ. Производятся подготовительные работы без закрытия участка для движения поездов путевыми бригадами с использованием различного ручного инструмента.

Основные работы осуществляются на участке пути, протяженностью около 1км с закрытием движения поездов (окно). Основные работы выполняются комплектом машин по двум технологическим процессам. Первый технологический процесс осуществляется в следующей последовательности:

1. Очистка балласта с помощью ЩОМ

2. Разборка пути

3. Шлифовка оставшегося балласта

4. Укладка новой рельсошпальной решетки

5. Досыпка балласта

6. Балластировка

7. Подбивка, выправка, рихтовка.

Второй технологический процесс начинается с разборки пути, вслед за этим очистка балласта, все последующие работы, как в первом технологическом процессе. Отделочные работы осуществляются после открытия движения путевыми бригадами. В ходе этих работ осуществляется досыпка балласта, частичная подбивка, рихтовка, восстановление путевых знаков и так далее. На магистральных дорогах чаще используют первый технологический процесс. На железных дорогах промышленного транспорта применяют оба технологических процесса.

Технологические предложения легкой щебнеочистительной машины может относится к любому технологическому процессу. Для первого технологического процесса машина должна перемещаться на железнодорожном ходу, для второго технологического процесса перемещение машины возможно предусматривать перемещение при снятой путевой решетке.

Из условия комплексной механизации капитального ремонта пути на железнодорожном промышленном транспорте производительность ЩОМ должна быть в пределах 50 - 250 м³/ч.

Засорителями балласта следует считать все частицы минерального и органического происхождения менее 25мм. Качество очистки определяется условием удаления не менее 80% засорителей от их общего объема. Общее количество засорителей к моменту капитального ремонта пути составляет около 40% от общего объема балласта.

2. Определение потребности проектирования

Потребность в проектировании новых щебнеочистительных машин (ЩОМ) диктуется следующими обстоятельствами:

- в нашей стране пока нет ни серийных, ни опытных образцов ,ни законченных проектных разработок легких ЩОМ

- от применения легких ЩОМ нельзя отказаться потому что очистка щебня остается не отемлимой операции ремонта пути , а существующие отечественные машины оказываются тяжелыми .применение их на путях промышленного транспорта не эффективно а за частую не возможно

- в зарубежной практике имеется легки ЩОМ, а их приобретение связано с существенными затратами, а наша страна обладает научно техническим потенциалом для создание своей техники

- применение легких ЩОМ обеспечит экономический эффект дорогостоящего щебеночного материала

Все перечисленное подтверждает необходимость проектной необходимость

3. Определение целей проектирования

Исходя из потребности проектирования щебнеочистительные машины для промышленного транспорта и факторов ,непосредственного можно сформулировать следующие цели проектирования:

1. Исходя из научной ситуации

- создания легкой ЩОМ работающей в комплекте с другими легкими машинами

- обеспечение надежности машины

- обеспечение необходимой технологичности

- обеспечение требуемой вырезки балласта

2. Исходя из экономичной ситуации необходимо чтобы:

- машина была конкурентно способной и имела спрос на внутреннем и внутреннем рынке

- затраты на проектирования ,подготовку производства окупались

3. исходя на факторы непосредственного окружения необходимо создание машины для работы в районах с умеренным климатом в летнее время

4. Исходя из социальных требований должно быть обеспечено эргономичное и эстетические показатели на современном уровне.

4. Определение признаков объектов проектирования

Признаки (свойства) определяются целями проектирования, исходя из них основными показателями ЩОМ являются

· масса машины меньше или равно 30 тонн

· производительность ЩОМ не ниже 50 м³/час

· глубина вырезки балласта не ниже 25 см. от подошвы шпал

· наработка на отказ не менее 8 часов

· вероятность безотказной работы 0,8

· срок окупаемости капиталовложений не более 5 лет

уровень шума и вибрации в кабине оператора не выше нормативного

5. Поиск вариантов технического решения

Поиск вариантов технического решения щебнеочистительной машины для промышленного транспорта в курсовой работе выполняется на основе морфологического анализа.

1. Общая функция ЩОМ Y - удаление засорителей из балластного слоя железнодорожного пути.

Частные функции:

Y1 - вырезка засоренного балласта

Y2 - перемещение балласта к месту очистки

Y3 - очистка балласта

Y4 - укладка очищенного балласта в путь

Y5 - перемещение засорителей

Y6 - рабочее перемещение машины

Средства реализации частных функций:

Y1 - вырезка засоренного балласта:

u ₁₁ - нож статического действия

u₁₂ - подрезной вибронож

u₁₃ - ковш

u₁₄ - фреза

u₁₅ - цепь с резцами, выгребное цепное устройство

u₁₆ - шнек

u₁₇ - вырезное погребное устройство

Y2 - перемещение балласта к месту очистки:

u ₂₁ - ленточный транспортер

u₂₂ - винтовые транспортеры

u₂₃ - много ковшовый цепной рабочий орган

u₂₄ - роторный много ковшовый рабочий орган

u₂₅ - вибротранспортер

u₂₆ - всасывающее вакуумное устройство

Y3 - очистка балласта:

u ₃₁ - виброгрохот

u₃₂ - барабанный грохот

u₃₃ - центробежный грохот

Y4 - укладка очищенного балласта в путь:

u ₄₁ - ленточный транспортер

u₄₂ - винтовой транспортер

u₄₃ - наклонный лоток

Y5 - перемещение засорителей:

u ₅₁ - ленточный транспортер

u₅₂ - винтовой транспортер

u₅₃ - лоток по наклонной плоскости

u₅₄ - выброс за счет центробежных сил

Y6 - рабочее перемещение машины:

u ₆₁ - пневмоколесном ходу

u₆₂ - гусеничном ходу

u₆₃ - железнодорожном ходу

6. Выбор оптимального решения

Таблица для поиска вариантов

№ Вариант	Y
	y 1	y 2	y 3	y 4	y 5	y 6
	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	4	5	6	1	2	3	1	2	3	1	2	3	4	1	2	3
1	1												1	1			1			1					1
2		1										1			1			1			1			1
3			1								1					1			1			1			1
4				1				1							1				1		1			1
5					1				1					1				1				1				1
6						1		1							1				1			1		1
7							1		1							1			1	1					1
8					1					1					1			1			1					1
9			1								1			1			1					1			1
10				1								1			1			1				1		1

Вариант 1

1 - нож статического действия

2 - всасывающее вакуумное устройство

3 - виброгрохот

4 - ленточный транспортер

5 - ленточный транспортер

6 - гусеничном ходу

Вариант 2

1 - подрезной вибронож

2 - вибротранспортер

3 - барабанный грохот

4 - винтовой транспортер

5 - ленточный транспортер

6 - пневмоколесном ходу



Вариант 3

1 - ковш

2 - роторный много ковшовый рабочий орган

3 - центробежный грохот

4 - наклонный лоток

5 - лоток по наклонной плоскости

6 - гусеничном ходу

Вариант 4

1 - фреза

2 - ленточный транспортер

3 - барабанный грохот

4 - наклонный лоток

5 - винтовой транспортер

6 - пневмоколесном ходу



Вариант 5

1 - цепь с резцами, выгребное цепное устройство

2 - виброгрохот

3 - винтовой транспортер

4 - лоток по наклонной плоскости

5 - железнодорожном ходу

Вариант 6

1 - шнек

2 - ленточный транспортер

3 - барабанный грохот

4 - наклонный лоток

5 - лоток по наклонной плоскости

6 - пневмоколесном ходу



Вариант 7

1 - вырезное погребное устройство

2 - винтовые транспортеры

3 - центробежный грохот

4 - наклонный лоток

5 - ленточный транспортер

6 - гусеничном ходу

Вариант 8

1 - цепь с резцами, выгребное цепное устройство

2 - много ковшовый цепной рабочий орган

3 - барабанный грохот

4 - винтовой транспортер

5 - винтовой транспортер

6 - железнодорожном ходу

Вариант 9

1 - ковш

2 - роторный много ковшовый рабочий орган

3 - виброгрохот

4 - ленточный транспортер

5 - лоток по наклонной плоскости

6 - гусеничном ходу

Вариант 10

1 - фреза

2 - вибротранспортер

3 - барабанный грохот

4 - винтовой транспортер

5 - лоток по наклонной плоскости

6 - пневмоколесном ходу



Принятие решения

Процедура принятия решения имеет на входе варианты технического решения а невыходе должна вобрать из них то которое в наибольшей степени отвечает поставлены целям

Сложность ее заключается в том что варианты представлены лишь принципиальными схемами не дающими количественные данные для их сравнения

Принимать решения приходится в условиях неполных и не четких знаний о вариантах ОП.

Для принятия решения используется матрица решений. Для ее постарения необходимо

1. выбрать критерии и ранжировать их по важности

2. оценить варианты по всем критериям в баллах

3. найти сумму произведения оценок на весах критериях для

4. найти лучшей вариант по максимальной сумму произведений

5. мв качестве крет можно исп. ПО а их веса установить в соответствии с важностью целей проектирования к которым они относятся

В качестве критерий используются:

№	Критерии kj	Вес критерия лj
1	Масса машины	0.2
2	Производительность	0,1
3	Минимальный радиус кривых	0,1
4	Глубина вырезки балласта	0.2
5	Вероятность безотказной работы	0,15
6	Срок окупаемости	0,15
7	Уровень шума и вибрации в кабине оператора	0,1

№	k1	k2	k3	k4	k5	k6	k7	?	Место
1	9	9	9	9	9	10	8	9,05	7
	9*0,2	9*0,1	9*0,1	9*0,2	9*0,15	10*0,15	8*0,1
2	10	8	9	9	10	9	10	9,35	4
	10*0,2	8*0,1	9*0,1	9*0,2	10*0,15	9*0,15	10*0,1
3	9	10	10	9	8	10	9	9,2	5
	9*0,2	10*0,1	10*0,1	9*0,2	8*0,15	10*0,15	9*0,1
4	10	8	10	10	10	9	10	9,65	2
	10*0,2	8*0,1	10*0,1	10*0,2	10*0,15	9*0,15	10*0,1
5	9	9	8	10	9	8	8	8,85	10
	9*0,2	9*0,1	8*0,1	10*0,2	9*0,15	8*0,15	8*0,1
6	10	8	10	10	10	9	10	9,65	1
	10*0,2	8*0,1	10*0,1	10*0,2	10*0,15	9*0,15	10*0,1
7	9	10	10	9	8	10	9	9,2	6
	9*0,2	10*0,1	10*0,1	9*0,2	8*0,15	10*0,15	9*0,1
8	8	8	8	10	10	8	10	8,9	9
	8*0,2	8*0,1	8*0,1	10*0,2	10*0,15	8*0,15	10*0,1
9	9	9	9	9	9	10	8	9,05	8
	9*0,2	9*0,1	9*0,1	9*0,2	9*0,15	10*0,15	8*0,1
10	10	8	9	10	10	9	10	9,55	3
	10*0,2	8*0,1	9*0,1	10*0,2	10*0,15	9*0,15	10*0,1

7. Анализ принятого решения

Применительно к ЩОМ в курсовой работе определяются: теоретическая производительность, энергоемкость, металлоемкость, вероятность безотказной работы.

Теоретическая производительность ЩОМ определяется в зависимости от производительности головной машины комплекта, в состав которого она входит. Таким образом величина теоретической производительности может считаться исходной и все остальные характеристики целесообразно связать с ней.

Далее приведены зависимости, позволяющие определить энергоемкость исходя из теоретической производительности.

Энергоемкость ЩОМ определяется расходом мощности на выполнение всех ее частных функций.

Вырезка загрязненного балласта

- Вырезное шнековое устройство

где: D - диаметр шнека,=0,7 м,

- коэффициент трения балласта о шнек,=0,5

L - общая длина шнека, =4м.

Перемещение загрязненного балласта к месту очистки

Для всех остальных средств, связанных с подъемом загрязненного балласта к месту очистки воспользуемся одинаковой зависимостью

, кВт,

где: H - высота подъема балласта, =2 м,

- коэффициент, учитывающий вредные сопротивления при движении грузонесущего рабочего органа: =1,5.

=1,8 10⁴ Н/м³-удельный вес балласта.

П- теоретическая производительность =50 (м³/ч).

Очистка балласта от загрязнителей

- Барабанный грохот

где:- длина барабана,= 4 м,

- коэффициент потерь мощности за счет преодоления сил трения в опорных роликах (=1,5).

Укладка очищенного балласта в путь

При укладке очищенного балласта в путь по лотку расхода мощности нет, т.к. материал движется самотеком, т.е. .

Перемещение загрязнителей

Использование лотка не вызывает расхода мощности, т.е. .

Перемещение машины

Мощность на перемещение машины определяется выражением

где: W₁- основное сопротивление перемещению, определяемое выражением W₁= G, Н, - удельное сопротивление перемещению. Ориентировочно можно принять для перемещения на: пневмоходу = 0,06.

Удельная энергоемкость

Удельная металлоемкость

где G - масса машины находится ориентировочно по известным аналогам.

Вероятность безотказной работы машины в течение четырехчасового «окна» определяется на основе структурной схемы надежности. Так как отказ любого из средств реализации частных функций вызывает потерю работоспособности всей машины, структурная схема ее надежности строится из последовательно соединенных элементов. Вероятность безотказной работы машины рана:

,

где p_i - вероятность безотказной работы i-го средства реализации частных функций.

Вывод

При расчете курсового проекта были образцы вариантов ЩОМ и выбрал наилучший .После этого был произведен Анализ принятого решения .

ЩОМ подходит под многие критерии Масса машины, Производительность, Минимальный радиус кривых, Глубина вырезки балласта, Вероятность безотказной работы, Срок окупаемости, уровень шума.

Спроектирован ЩОМ на пневмоходу что позволяет машине без труда перемещаться к месту работы и быть маневренной. Машина имеет небольшую массу и навесное оборудование, что позволяет легко заменить органы машины.

Уровень шума и вибрации у машины в приделах нормы, что хорошо влияет на состояние оператора.

Литература

Быков В.П. Методика проектирования объектов новой техники: Учеб. пособие. - М.: Высш. шк., 1990. - 168 с.

Быков В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении. - Л., Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 255 с.

Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. пособие для студентов вузов. - М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.

Размещено на Allbest.ru