Модернизация путевой машины ВПР-02

Добавлен: 25.10.2022
Размер: 4 MB
Закачек: 1

Узнать, как скачать этот материал

Телеграм бот для поиска материалов

Покупка оптом ваших чертежй

Подписаться на ежедневные обновления каталога:

t.me/alldrawings

vk.com/alldrawings

Описание

Модернизация путевой машины ВПР-02

Состав проекта

def6cf67-a419-4839-81ab-dd7d9beaf3b0.zip [ 4 MB ]

Чертежи

Раздаточный_редуктор1.spw [ 274 KB

]

Раздаточный_редуктор_1.dwg [ 109 KB

]

Раздаточный_редуктор_2.dwg [ 257 KB

]

Подбивочный_блок1.dwg [ 73 KB

]

Блок_подбивочный_1.cdw [ 366 KB

]

Подбивочный_блок1.spw [ 276 KB

]

Раздаточный_редуктор_2.cdw [ 498 KB

]

Блок_подбивочный_2.cdw [ 449 KB

]

Блок_подбивочный_2.dwg [ 237 KB

]

Раздаточный_редуктор_1.cdw [ 313 KB

]

ВПР-02_Общий_вид1.dwg [ 48 KB

]

Блок_подбивочный_1.dwg [ 168 KB

]

ВПР-02-Общий_вид.dwg [ 129 KB

]

ВПР-02-Общий_вид.cdw [ 304 KB

]

Раздаточный_редуктор1.dwg [ 72 KB

]

ВПР-02_Общий_вид1.spw [ 246 KB

]

ПЗ

модернизация ВПР-02.doc [ 4 MB

]

Дополнительная информация

Контент чертежей

Раздаточный_редуктор1.spw

Раздаточный редуктор
строительные машины и
робототехнические комплексы
раздаточного редуктора
Кольцо уплотнительное
Болт М18-6g x 55.46 ГОСТ 7798-70
Шайба 18.65Г ГОСТ 6402-76
Болт М10-6g х 30.46 ГОСТ 7798-70
Болт М16-6g х 60.46 ГОСТ 7798-70
Гайка М16-6Н.5 ГОСТ 5915-70
Шайба 10.65Г ГОСТ 6402-70
Шайба 16.65Г ГОСТ 6402-70
Шпилька М16 - 6g х 115.66 ГОСТ 22034-76
Штифт 12х40 ГОСТ 3128-70
Рым-болт М12 ГОСТ 4751-73
Подшипник 3182117 ГОСТ 8328-75
Подшипник 117 ГОСТ 8338-75
Подшипник 128 ГОСТ 8338-75
Подшипник 46207 ГОСТ 8328-75
Шайба 8 ГОСТ 10463-81
Болт М10-6gх3046 ГОСТ 7798-70
Болт М8-8gх30.46.019 ГОСТ 7798-70
Шайба 8.65Г ГОСТ 1491-80
Манжета 1-41х56-45 ГОСТ 8752-79
Гайка М14 ГОСТ 15523-70
Манжета 1-13х28-4 ГОСТ 8752-79
Манжета 1-16х35-4 ГОСТ 8752-79
Подшипник 32119 ГОСТ 8328-75
Кольцо А130 ГОСТ 13941-86
Набивка плетеная ХБП5 ГОСТ 5152
Кольцо А85 ГОСТ 13940-86
Кольцо А95 ГОСТ 13940-86
Кольцо 125-130-26-2-2 ГОСТ 9833-70
Шплинт 5х50 ГОСТ 397-80
Шплинт 6х55 ГОСТ 397-80

Раздаточный_редуктор_1.dwg

поступающие на сборку должны быть чистыми
Подшипники и оси смазать смазкой ЦИАТИМ - 201 ГОСТ 6267-74
Корпуса поз. 5 и поз. 6 соединить между собой на герметике
ТУУ610-00204234-004-95
Посадочные поверхности стаканов перед сборкой смазать
маслом индустриальным И-12А ГОСТ 20799-88
Пятно контакта в зубчатых зацеплениях должно удовлетворять
требованиям ГОСТ 1643-81 и занимать не менее 45 % по высоте
и 60 % по длине зуба
Боковой зазор в зацеплениях 0
Несовпадение торцев сопряженных зубчатых колес не более 2
На входном валу поз. 8
шариковые подшипники
должны быть обеспечены натягом 0
После сборки редуктор заполнить маслом ТАп-15В ГОСТ 23652-79
до контрольной пробки поз. 43
После сборки редуктор обкатать на стенде в течение 8 часов
После обкатки с редуктора слить масло
Раздаточный редуктор

Подбивочный_блок1.dwg

Чертеж подбивочного блока
Рычаг внешней подбойки
Рычаг внутренней подбойки
Вильчатый гидроцилиндр
Вилкообразный внешний уилиндр
Верхний цилиндр подбивочного блока
Внутренний гидроцилиндр
Подвеска блока подбивочного
Сбрасыватель скребковый
Устройство натяжения ремня
Шайба 30.65Г ГОСТ 6402-70
Подшипник 7514 ТУ37.006.162-89
Кольцо 115-125-58-2-2 ГОСТ 9833-73
Болт 3М10-6gх20 ГОСТ 7798-70
Масленка 1.2.Ц6хр ГОСТ 19853-74
Масленка 2.2.45.Ц6хр ГОСТ 19853-74
Болт М16х45 ГОСТ 15591-70
Шайба 10.65Г ГОСТ 6402-70
Подшипник 70-42219ДТ ГОСТ 8328-75
Кольцо 100-106-36 ГОСТ 9833-73
Подшипник 70-32520М ГОСТ 8328-75
Подшипник 8-220 ГОСТ 8338-75
Кольцо Б180 ГОСТ 13943-86
Подшипник 30-42516ЛМ ГОСТ 8328-75
Подшипник 30-232516ЛМ ГОСТ 8328-75
Шайба 20.65Г ГОСТ 13464-77
Манжета Т1-120х150-2 ГОСТ 8752-79
Шайба 24 ГОСТ 11371-78
Шайба 24.65Г ГОСТ 6402-70
Гайка 2М24 ГОСТ 5915-70
Гидромотор М4Е-153-3N00-А101
Зубчатый ремень ОСТ 38 05114-76

Блок_подбивочный_1.cdw

Сварные швы по ГОСТ 5264-80
Электрод Э46 ГОСТ 9467-75
Сварные швы зачистить от брызг металла
Горизонтальные перемещения рам поз.14
и вертикальные перемещения подбивочных блоков поз. 12 и 13
по направляющим должно быть свободным без рывков и заеданий
Подшипники и оси смазать смазкой ЦИАТИМ - 201 ГОСТ 6267-74
Нижнее рабочее положение
Направление движения

Подбивочный_блок1.spw

Раздаточный_редуктор_2.cdw

Блок_подбивочный_2.cdw

Раздаточный_редуктор_1.cdw

ВПР-02_Общий_вид1.dwg

Чертеж общего вида ВПР-02М
Пояснительная записка
Контрольно-измерительная тележка
Контрольное устройство
Измерительное устройство
Измерительно-рихтовочная тележка
Звукоизоляция двигателя
Передняя тележка контрольно-
измерительной системы
Нивелировочное устройство
Автосцепное устройство
Пульт управления подъемом и
Редукторный гидроклапан привода
тормоза рабочего режима
Планировщик балласта
Рычаг включения привода насосов
Подъемно-рихтовочное устройство
Уплотнитель балласта

Блок_подбивочный_1.dwg

ВПР-02-Общий_вид.dwg

Габарит 02-ВМ (ГОСТ 9238-83)
Техническая характеристика
Габарит в транспортном положении по ГОСТ 9238-83 02-ВМ
Допустимая нагрузка от колесной пары на рельсы
Максимальный уклон пути при работе
Максимальная скорость движения своим ходом
Максимальная скорость движения в составе поезда
в измерительном режиме
Мощность силового агрегата
Максимальная производительность на пути
Максимальный ход механизма смещения пути с рельсами
Р65 и железобетонными шпалами
Радиус проходимых кривых
- при транспортном положении 80
Геометрический коэффициент сглаживания измерительных систем
- при измерении по 4 точкам
- при измерении по 3 точкам
Точность выправки пути при работе по фиксированным точкам:
- отклонение в продольном профиле на базе 2
- разность положения рельсов по уровню на длине 1 м
- разность двух смежных стрел прогиба
в середине 20 метровой хорды через 5м
Максимальное время перевода из транспортного положения
Время непрерывной работы машины
- амплитуда колебаний концов подбоек
- частота колебаний подбоек
- эксцентричное смещение вибровалов
- величина заглубления подбоек от уровня верха головок рельсов
Уплотнители торцов шпал:
- количество уплотнителей
- статическое прижатие
- величина опускания уплотнителей балласта
от уровня верха головки рельса
Усилия подъемно-рихтовочного устройства
Скорость измерительной поездки
Места ввода гидравлических и пневматических
рукавов в днищах кабин герметизировать монтажной

ВПР-02-Общий_вид.cdw

Раздаточный_редуктор1.dwg

ВПР-02_Общий_вид1.spw

модернизация ВПР-02.doc

В последние годы ведется усиление механизации в путевом хозяйстве. Среди мероприятий по совершенствованию эксплуатационной деятельности подразделений путевого хозяйства первоочередным стоит внедрение новых технологий и путевых машин. Для выполнения поставленных задач на железной дороге увеличивается мощность пути совершенствуется технология и организация путевых работ. Своевременный и качественный ремонт пути ведет к снижению затрат труда времени и эксплуатационных расходов; повышению производительности труда на основе максимальной механизации путевых работ.
Однако существующие машины ещё не обеспечивают полной механизации всех работ. Если наиболее трудоёмкие операции выполняются машинами то ряд путевых работ — с помощью электрического и гидравлического инструмента. Для завершения комплексной механизации нужно создать ряд новых машин а некоторые из существующих модернизировать.
Машины являются сложными агрегатами требуют соблюдения технологии производства путевых работ качественного технического обслуживания и высокой квалификации персонала.
Применение современных путевых машин в путевом хозяйстве обеспечивает длительную стабильность пути повышение скоростей движения подвижного состава и увеличивает межремонтные сроки. При создании машин повышенное внимание уделяется: повышению скоростей движения и усилий рабочих органов плавности регулирования скорости снижению массы и металлоемкости машин повышению надежности и прочности элементов.
При создании машин особое внимание уделяется следующим основным положениям: повышению скоростей и усилий на рабочих органах широкому внедрению гидропривода позволяющего упростить кинематику плавно регулировать скорости движения снижать массу и металлоёмкость машин защитить приводы от перегрузок модернизировать некоторые узлы.
Большое внимание уделяется также таким мерам как совершенствование машин с точки зрения ремонтопригодности монтажа из легко сменяемых 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 обеспечение безопасности работ.
Целью данного дипломного проекта является модернизация манипуляционной системы подбивочного блока уже существующей выправочно – подбивочно – рихтовочной машины цикличного действия ВПР – 02. Машина предназначена для выправки пути в продольном профиле по уровню и в плане уплотнения балласта под шпалами и у торцов шпал при строительстве всех видах ремонта и текущем содержании железнодорожного пути. Наиболее эффективно использование машины при текущем содержании пути в период после капитального ремонта до первого и второго подъемочного при подъемочном и среднем ремонтах и отделочных работах после капитального ремонта. Машина предназначена для работы на верхнем строении пути с типом рельсов до Р75 включительно с деревянными и железобетонными шпалами при всех типах балласта.
С целью повышения производительности машины в дипломном проекте модернизируется привод подбивочного вала за счет установки дизеля большей мощности усовершенствованного раздаточного редуктора гидроаппаратуры. Все это осуществляется с целью увеличения выходной мощности и частоты вращения эксцентрикового вала и следовательно частоты колебаний концов подбоек. Произведены необходимые расчеты конструкции гидравлического привода.
В дипломном проекте произведен расчет динамических процессов гидравлического привода эксцентрикового вала подбивочного блока.
В разделе организации работ рассмотрены планово-предупредительные работы текущего содержания пути выполняемые комплексами машин с применением машины ВПР-02М.
В качестве технологической части дипломного проекта разработан маршрутный технологический процесс сборки раздаточного редуктора рассчитано нормативное время сборки.
В разделе по безопасности жизнедеятельности рассчитано защитное заземление электроустановки а также рассмотрены вопросы пожарной защиты.
Расчеты в экономической части показали что разрабатываемый вариант выправочно-подбивочно-рихтовочной машины более эффективен чем базовый вариант – машины ВПР-02.
Обзор существующих конструкций и выбор
рациональной схемы машины
Железнодорожный путь представляет собой сложную техническую систему. Поддержание железнодорожного пути в работоспособном состоянии является важной задачей всего путевого хозяйства. 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. В результате такого силового воздействия в балластном слое происходит износ разрушение и изменения взаимных положений слагающих его частиц реализуются его упругие и остаточные деформации и как следствие изменяется положение рельсов в продольном профиле (просадки) плане (сдвижки) и по уровню (перекосы).
Остаточные деформации накапливаются в процессе эксплуатации неравномерно по длине пути поэтому периодически требуется исправлять его положение выполняя работы по выправке пути в продольном профиле в плане и по уровню с одновременным уплотнением балласта в подшпальной зоне откосно-плечевых зонах и в шпальных ящиках.
Стабилизация – приведение балластного слоя в постоянное устойчивое к статическому и динамическому силовому воздействию состояние. Наиболее распространенный способ стабилизации – уплотнение (рисунок 1.1.). Уплотнение – процесс повышения плотности балластного материала за счет увеличения концентрации частиц в единице объема соответствующей более упорядоченному по расположению и форме их пространственному построению при силовом воздействии.
Рисунок 1.1. Способы уплотнения и стабилизации балластной призмы
Уплотнительные рабочие органы машин цикличного действия – подбойки оказывают на балласт горизонтальное вибровоздействие с принудительной подачей рабочего органа обеспечивая виброобжатие балластного слоя. В процессе взаимодействия подбойки с балластом перемещение рабочей площадки подбойки складывается из двух движений – колебательного и прямолинейного с постоянной скоростью.
Для уплотнения балластного слоя выправки и отделки пути используются путевые машины которые подразделяются по типу действия на машины:
- циклического действия (типа ВПР ВПРС);
- непрерывно-циклического действия (Duomat
- непрерывного действия (ВПО-3000 электробалластеры рихтовочные машины).
Выправочно - подбивочно - рихтовочные машины ВПР-1200 ВПР-02 эксплуатируются на железных дорогах Российской Федерации. Машины ВПР-1200 ВПР-02 ВПР-02М предназначены для выправки пути в продольном профиле по уровню и в плане уплотнения балласта под шпалами и у торцов шпал при строительстве всех видах ремонта и текущем содержании железнодорожного пути. Прежде всего они предназначены для использования в работах по сплошной выправке и стабилизации пути.
Машина ВПР-02 по сравнению с машиной ВПР-1200 более приспособлена для работы с тяжелыми конструкциями путевой решетки так как она имеет усиленную раму более мощный дизельный агрегат рабочие органы с усиленными параметрами а также ряд других усовершенствований конструкции и систем управления.
Сравнительные характеристики существующих машин циклического действия и проектируемой машины приведены в таблице 1.1. [15] Общий вид машины ВПР-02 представлен на рисунке 1.2.
Наименование показателя
Общая масса машины т
Габарит по ГОСТ 9238-83
Производительность максимальная шпалчас
Число подбивочных блоков
Эксцентриситет подбивочного вала мм
Частота колебаний подбоек Гц
Амплитуда колебаний подбоек мм
Мощность дизеля кВт
Максимальное число оборотов в мин.
Обслуживающий персонал человек
Высота подъемки и сдвижки пути мм
Диаметр колёс по кругу катания мм
Рисунок 1.2. Общий вид машины ВПР-02
1. Назначение машины
Выправочно - подбивочно - рихтовочная машина ВПР-02М предназначена для выправки пути в продольном профиле по уровню и в плане уплотнения балласта под шпалами и у торцов шпал при строительстве всех видах ремонта и текущем содержании железнодорожного пути. Наиболее эффективно использование машины при текущем содержании пути в период после капитального ремонта до первого и второго подъемочного при подъемочном и среднем ремонтах и отделочных работах после капитального ремонта. Машина предназначена для работы на верхнем строении пути с типом рельсов до Р75 включительно с деревянными и железобетонными шпалами при всех типах балласта. [9]
Машина изготавливается в климатическом исполнении VI и предназначена для эксплуатации в районах с умеренным климатом в интервале температур от –10 до +40 градусов.
2. Состав устройство и работа машины
Общий вид машины с платформой и габаритными размерами представлен на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1. Общий вид машины ВПР-02М
Машина состоит из экипажной части рабочих органов измерительной пневматической и гидравлических систем электрооборудования и автоматики комплекта запасных частей инструмента и принадлежностей.
Экипажная часть машины служит основанием для размещения рабочих органов и систем обеспечивающих их работу транспортирование машины и перемещение ее в рабочем режиме. Экипажная часть состоит из следующих составных частей: силовой установки силовой передачи (трансмиссии) ходовой части кабин и капота.
Рабочие органы служат для выполнения технологических операций и включают в себя подбивочные блоки подъемно-рихтовочное устройство уплотнители балласта у торцов шпал.
Измерительная система служит для определения отклонений в положении пути и подачи команд на подъемно-рихтовочное устройство для его выправки.
Пневматическая и гидравлическая системы служат для приведение в действие рабочих органов машины управления ее движением и тормозами.
Система электрооборудования и автоматики служит для обеспечения управления технологическими операциями освещения сигнализации и связи.
Комплект запасных частей инструмента и принадлежностей служит для проведения комплекса работ по техническому обслуживанию машины проведения наладочных работ и устранения неисправностей в процессе эксплуатации.
Рама машины опирается на две двухосные тележки передняя – приводная. Рама платформы опирается на одну ось. Все оси машины и платформы оборудованы тормозами. В концевых частях рамы машины размещены две кабины в которых оборудованы рабочие места машиниста и оператора управляющих машиной. Между кабинами над всей машиной установлена съемная крыша.
Подбивочные блоки установлены на раме машины около кабины машиниста в подвижных рамах обеспечивающих их перемещение поперек пути. На подвижных рамах подбивочных блоков установлены уплотнители балласта у торцов шпал. Около подбивочных блоков на раме установлено подъемно-рихтовочное устройство. За подъемно-рихтовочным устройством расположен планировщик балласта. Силовая установка и узлы силовой передачи установлены на раме за кабиной оператора и закрыты капотом и звукоизолирующими щитами. В передней части рамы под кабиной оператора установлена передняя тележка измерительной системы которая взаимодействует с нивелировочным устройством установленным в кабине оператора.
Под подбивочными блоками расположено измерительное устройство штанги которого проходят через подвижные блоки подбивочных блоков.
Подъем и опускание рабочих органов и их привод а также движение машины в рабочем режиме производятся от гидросистемы. При работе машины вся мощность двигателя передается на гидронасосы компрессоры и генераторы которые обеспучивают работу гидросистемы и управление машиной. При движении машины в транспортном режиме мощность двигателя используется только для привода ходовой тележки и компрессора обеспечивающего работу тормозной системы.
В рабочем режиме управление машиной может быть ручное и полуавтоматическое.
При ручном управлении в кабине машиниста подаются команды на опускание подбивочных блоков сжим и разжим подбоек подъем подбивочных блоков поперечное перемещение подбивочных блоков переезд машины от шпалы к шпале.
При полуавтоматическом управлении команды на переезд машины и опускание подбивочных блоков подаются машинистом а сжатия подбоек – автоматически после заглубления блока. При полуавтоматическом управлении время подбивки устанавливают при помощи реле времени.
3. Техническое описание подбивочного блока
На машине ВПР-02М установлены подбивочные блоки вибрационные с асинхронным обжатием балласта выполняют подбивку двух шпал одновременно.
Конструкция подбивочного блока представлена на рисунке 2.2. Асинхронный принцип работы подбивочного блока заключается в том что при обжатии балласта каждая пара подбоек находящаяся с одной стороны шпалы движется независимо от подбоек находящихся с другой стороны шпалы обеспечивая одинаковое давление на балласт независимо от заглубления. Асинхронный способ исключает смещение шпал при их подбивке в случае их перекоса или неправильного расположения по эпюре а также обеспечивает равномерное уплотнение балласта независимо от подъемки пути и наличия препятствий.
Рисунок 2.2. Конструкция подбивочного блока
Расчет основных параметров подбивочных блоков
Технические расчёты подбивочных блоков выполняются в целях оценки:
- производительности блока и машины;
- технологического эффекта работы блока через показатели качества уплотнения;
- усилий в элементах механизмов при расчёте на прочность и надёжность;
- характеристик энергоёмкости при выборе параметров приводов.
1. Выбор оптимальных параметров виброуплотнения балласта
При вибровоздействии на балласт уплотнительными органами частицы балласта приходят в движение периодически перемещаясь относительно друг друга. Частота относительных перемещений частиц в зоне уплотнения равна частоте вибровоздействий передаваемых балласту. Относительные перемещения – пространственные перемещения частиц уплотняемого материала в вертикальной и горизонтальной плоскостях сочетающие в себе поступательное и вращательное движения. Процесс уплотнения балласта происходит в результате реализации активных и пассивных относительных перемещений частиц и более плотной их упаковки.
Результат уплотнения является случайной линейной функцией от общего числа активных и пассивных относительных перемещений частиц; наивысший результат наблюдается при совместной и полной реализации этих двух разновидностей относительных перемещений.
Аналитическое выражение закона вибрационного уплотнения материала [10]:
где R – результат уплотнения выраженный в виде относительной осадки уплотняемого слоя материала;
– коэффициент пропорциональности;
– размерный коэффициент;
Р – вероятность упаковки частицы после ее относительного перемещения;
N – общее число активных и пассивных относительных перемещений частиц в уплотняемом объеме материала;
RH – начальное уплотнение материала.
Общее число относительных перемещений частиц:
где N0 – число частиц материала в уплотняемом объеме;
q = 1 – P – вероятность того что частица материала не упакуется после реализации относительного перемещения;
m – число вибровоздействий пропорциональное .
После преобразования получим: .
Условия оптимизации параметров виброуплотнения балласта:
где V – объем балласта охватываемый вибрированием;
V0 – объем балласта подлежащий уплотнению.
При выполнении вышеуказанных условий заданное уплотнение достигается наиболее быстро.
Определим оптимальные параметры виброуплотнения балласта при степени уплотнения ; начальное уплотнение ; производительность машины 1400 шпалч. Балласт – щебень с размерами частиц 25 – 60 мм. Объем рыхлого балласта под шпалами может изменяться в зависимости от толщины слоя от 040 до 069 м3 толщина рыхлого балласта под шпалами от 28 до 48 см.
Необходимое число вибровоздействий при оптимальных параметрах:
для рыхлого балласта:
где RЗ – заданная степень уплотнения балласта выраженная в виде относительной осадки.
для уплотненного балласта до :
Принимаем =990. Частота колебаний подбоек:
Так как частота колебаний подбоек на машине ВПР-02 – 35 Гц что соответствует 220 с-1 то для обеспечения необходимой степени уплотнения балласта под шпалами необходимо в 15 раза повысить частоту колебаний или на 25 % уменьшить производительность машины. Так как по ряду причин невозможно столь существенно увеличить частоту колебаний подбоек и уменьшать производительность на 25 % неэффективно то в дипломном проекте увеличиваем проектную частоту колебаний подбоек до 40 Гц. Что позволит несколько улучшить качество уплотнения балласта.
Оптимальная амплитуда колебаний подбоек:
С учетом компенсации гашения амплитуды под нагрузкой за счет упругости гидросистемы предварительно принимаем амплитуду равной 6 мм. Окончательно амплитуду колебаний подбоек выбираем с учетом времени заглубления их в рыхлый и уплотненный балласты. Необходимое время заглубления:
Необходимая амплитуда колебаний концов подбоек при которой обеспечивается указанное время заглубления определяется:
для уплотненного балласта:
Принимаем АН = 10 мм.
Заглубление подбоек ниже подошвы шпал должно быть равно:
для рыхлого балласта при см (толщина рыхлого слоя балласта под шпалами) и hИ = 4 см (средняя выправочная подъемка пути):
Высота и длина рабочих площадок подбоек:
где - число подбоек приходящихся на одну шпалу.
Обжатие балласта за один цикл колебаний подбоек:
Ожидаемая осадка пути от поездной нагрузки после работы машины с оптимальными параметрами виброуплотнения балласта в мм:
для исходного рыхлого балласта без выправочной подъемки с учетом начального уплотнения ():
при выправочной подъемке:
для исходного уплотненного балласта без выправочной подъемки ():
Осадка от поездной нагрузки происходит постепенно в зависимости от пропущенного по участку пути груза. Обычно предельная осадка реализуется к концу второго периода стабилизации пути после 08 - 10 млн. т. груза брутто пропущенного по участку. В дальнейшем процесс накопления остаточных осадок от поездной нагрузки резко замедляется приобретая затухающий характер.
2. Производительность машины ВПР-02М
Производительность выправочно-подбивочно-рихтовочной машины [15]:
где - техническая производительность шпалчас;
- число одновременно подбиваемых шпал шт.
Время цикла определяется по следующей формуле:
где - время затрачиваемое на переезд к следующей группе шпал;
- время на позиционирование блоков;
- время на захват рельсошпальной решетки;
- время затрачиваемое на опускание подбивочных блоков и заглубление подбоек в балласт;
- время на обжатие подбойками балласта;
- время на подъем подбивочных блоков в верхнее положение.
Таким образом можно установить возможную производительность при оптимальном качестве и высокой степени уплотнения балласта под шпалами:
3. Определение момента сопротивления
вращению эксцентрикового вала [15]
Для проектного расчёта принимаем работу подбивочного блока на уплотнённом балласте при этом увеличивается сопротивление внедрению и снижается производительность машин за счёт увеличения времени на заглубление подбоек. Схема уплотнения балластного слоя подбойками показана на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1. Схема уплотнения балластного слоя подбойками
Момент сопротивления вращению эксцентрикового вала:
где - частота вращения вала с-1;
- угол поворота вала рад;
М0 – момент сопротивления от обжатия балласта:
где х – коэффициент зависящий от хода поршня цилиндра сжатия подбоек х = (0 1);
L – соотношение плеч рычага подбойки;
n – число лопаток на подбивочном блоке;
е – эксцентриситет вала;
– максимальная сила обжатия действующая на рабочую площадь лопатки подбойки:
где - приведенная площадь рабочей площадки лопатки м2;
- ширина и высота рабочей площадки лопатки м;
- средний диаметр частицы балласта (для щебня м);
р – реактивное давление балласта на лопатку подбойки при виброобжатии МПа:
где q – опытный коэффициент (q = (03 05)103 кПа – для рыхлого балласта; q = (06 08)103 кПа – для уплотненного балласта);
- показатель степени уплотнения балласта:
где - коэффициент пористости ();
hсл – толщина слоя балласта (hсл = 05 м);
hпод – высота выправочной подъемки пути (hпод =003 м);
где Lшп – длина шпалы м;
е – условно не уплотняемая зона балластного слоя по оси пути;
- коэффициент притока (выдавливания) балласта при виброобжатии ();
- коэффициент учитывающий дополнительную подачу балласта подбойкой за счет угла передачи давления (для путевого щебня град);
– количество подбоек в блоке для подбивки одной шпалы шт;
м – обжатие балласта одной подбойкой;
м – начальное обжатие равное толщине одной подбойки;
Мв – момент сопротивления от вибрации:
где кн – коэффициент учитывающий затраты мощности на обжатие балласта нерабочей частью подбойки (кн =115 12);
- количество подбоек в блоке(16 шт.);
- среднее усилие на рабочей площадке подбойки при виброобжатии балласта кН:
- скорость обжатия балласта мс (135 мс);
4. Параметры взаимодействия подбивочного блока с балластом
Взаимодействие рабочего органа с балластом характеризуется полностью пятью параметрами:
S - обжатие (подача) балласта за каждый цикл колебаний м;
- максимальный отрыв рабочей лопатки от балласта за цикл колебаний м;
- время отрыва рабочей лопатки от балласта за цикл колебаний с;
- время контакта рабочей лопаткой с балластом за цикл колебаний с;
- скорость удара в момент встречи рабочей лопатки с балластом мс.
Эти параметры взаимодействия зависят от режимов виброобжатия балласта и изменяются при изменении амплитуды частоты колебаний и скорости обжатия балласта. Режим виброобжатия характеризуется отношением скорости обжатия к максимальной скорости колебаний . При наблюдается режим работы с отрывом рабочей лопатки от балласта. Наилучший эффект уплотнения щебёночного балласта достигается при скорости вибрирования =12-15 мс. Режимы виброобжатия при - не эффективны так как балласт отжимается непрерывно в безотрывном режиме взаимодействия.
Параметры взаимодействия определяются выражениями:
Эффективность виброуплотнения щебёночного балласта обеспечивается если параметры взаимодействия и их соотношения составляют:
Тогда =020*018=0036=004 =Т-=018-0036=0144=014
Распределение полезной мощности между механизмами вибрации и обжатия за один оборот эксцентрикового вала определяется составляющими и перемещения балласта S:
Обжатие балласта осуществляется только за время при этом механизм подачи за это время может совершить работу обусловленную перемещением а та работа на обжатие которая совершалась за время производится механизмом вибраций. Этот механизм «компенсирует» недостающее смещение .
Эксцентриковый вал разгоняется сначала на холостом ходу при этом приведённый момент сопротивления будет равен сумме моментов от сил трения в подшипниках. При рабочем режиме вал будет периодически нагружаться моментом номинальным (или максимальным). Для имитации этого процесса периодически вводится номинальный момент сопротивления.
5. Приведённая масса подвижных частей
- масса штока цилиндра (18 кг);
- масса рабочей жидкости (12 кг);
- масса подбойки (120 кг);
- масса балласта (32 кг);
- масса направляющей рамы (800 кг);
Для расчета принимаем массу подвижных частей - 1866 кг.
Конструктивная разработка отдельных механизмов и узлов с проведением расчетов на прочность
долговечность и надежность
1. Разработка общей модели привода подбивочного блока
Гидравлический насос приводится в движение от дизеля через раздаточный редуктор. На машине ВПР-02 установлен дизель ЯМЗ-238Б с мощностью 220 кВт и частотой вращения 2100 обмин что в рабочем режиме не обеспечивает необходимой частоты вращения эксцентрикового вала при оптимальных параметрах уплотнения балласта. Следовательно в дипломном проекте на машину ВПР-02М устанавливается двигатель марки ЯМЗ-240М2 техническая характеристика которого указана в таблице 5.1.
V-8 с непосредственным впрыском топлива
V-12 с непосредственным впрыском топлива
Частота вращения обмин
Минимальный удельный расход топлива гкВтч (гл.с.ч.)
Габаритные размеры мм (длина ширина высота)
2.Расчет раздаточного редуктора машины ВПР-02М
2.1. Расчет зубчатой передачи раздаточного редуктора
Раздаточный редуктор предназначен для раздачи крутящего момента на валы насосов рабочих органов. В данном дипломном проекте рассчитывается прямозубая передача внешнего зацепления. Расчет выполнен с использованием программы автоматизированного расчета и проектирования механического оборудования APM WinTrans.
Исходные данные и результаты расчета зубчатой передачи приведены в таблице 5.2.
Проектный расчет зубчатой передачи
Наименование параметра
Крепление шестерни на валу
Определяемые параметры
Межосевое расстояние мм
Делительный диаметр мм
Диаметр вершин зубьев мм
Диаметр впадин зубьев мм
Коэффициент смещения
Допускаемые напряжения по контакту МПа
Допускаемые напряжения изгиба МПа
Твердость поверхности HRc
Изгибные напряжения МПа
Контактное напряжение МПа
Радиальная нагрузка Н
2.2. Расчет подшипников качения
Расчет выполнен с использованием программы автоматизированного расчета и проектирования APM WinBear. Показатели подшипников качения представлены в таблице 5.3.
Подшипник шариковый радиальный
Подшипник шариковый радиальный тип – 128
Подшипник роликовый радиальный тип – 3182117
внутренний диаметр мм
диаметр тел вращения мм
число рядов тел качения
рад. биения внешн. кольца мм
рад. Биения внутр. кольца мм
скорость вращения обмин
коэффициент динамичности
Результаты расчетов подшипников приведены в таблице 5.4.
Средняя долговечность час
Максимальные контактные напряжения Нкв.мм
Выделение тепла Джчас
Радиальные биения мкм
3. Расчет ременной передачи эксцентрикового вала
Для передачи крутящего момента от вала гидромотора на эксцентриковый вал подбивочного блока используется ременная передача с зубчатым ремнем. Для этой передачи используется зубчатый ремень типа ОСТ 38 05114-76.
С помощью зубчатого ремня осуществляется передача момента вращения комбинированным способом как за счет сил трения так и за счет зацепления. По сравнению с плоскоременной и с клиноременной передачами зубчато-ременная передача позволяет передавать намного больший крутящий момент при тех же габаритах. Следовательно в условиях малых габаритов на путевой машине применяется зубчато-ременная передача. Расчет этой передачи аналогичен расчету плоскоременной передачи. Однако передаваемый крутящий момент увеличен за счет зацепления.
Расчет зубчато-ременной передачи выполнен с применением программы КОМПАС-SHAFT 2D. Исходные данные и результаты расчета приведены в таблице 5.5.
Крепление ведущего и ведомого шкивов ременной передачи на шлицевом валу гидромотора и на шлицевом конце эксцентрикового вала производится с помощью стопорной шайбы закрепленной двумя болтами.
Проектный расчет зубчато-ременной передачи
Требуемая мощность кВт
Коэффициент динамичности
Число зубьев в зацеплении
Угол обхвата ремнем град
Скорость движения ремня мс
Сила предварительного натяжения ветвей ремня Н
Сила действующая на валы Н
4. Расчет вала гидромотора привода
эксцентрикового вала на прочность
Расчет вала гидромотора на прочность производится с целью определения правильности конструктивного решения приведения во вращение эксцентрикового вала при помощи зубчато-ременной передачи. На вал гидромотора действует радиальная нагрузка от массы эксцентрикового вала с подбойками.одного подбивочного блока составляет приблизительно 1866 кг. Также на вал действует распределенная нагрузка от ременной передачи которая составляет 315127 Н (рассчитано в разделе 5.3). Момент вращения гидромотора составляет 3753 Н.м. Расчет ведется для долговечности вала в 10000 часов при частоте вращения 2400 обмин.
Расчет вала производится с помощью программы КОМПАС - SHAFT 2D. Результаты расчета вала приводятся на графиках эквивалентных напряжений по IV теории прочности (график 5.1) и радиальных сил в вертикальной плоскости (график 5.2).
Как видно из графиков допускаемые напряжения не превышены ( ). [3]
5. Расчет подшипников качения на эксцентриковом валу
Расчет выполнен с использованием программы автоматизированного расчета и проектирования APM WinBear. Показатели подшипников качения представлены в таблице 5.6.
Подшипник роликовый радиальный
Подшипник роликовый радиальный тип – 30-232516
Подшипник роликовый радиальный тип –
Подшипник шариковый радиальный тип –
рад. биения внешнего кольца мм
рад. биения внутреннего кольца мм
Результаты расчетов подшипников приведены в таблице 5.7.
Подшипник роликовый радиальный тип – 70-32520
Подшипник шариковый радиальный тип – 8-220
6. Расчёт шарнирного соединения (проушины)
Шарнирные узлы и соединения относятся к наиболее ответственным и высоконагруженным силовым элементам конструкций имеющим относительно низкую долговечность и высокий уровень концентрации напряжений. По расчетам на прочность и выносливость шарнирных соединений и узлов нет специальных пособий.
До настоящего времени не имеется точных решений большого числа контактных задач лежащих в основе расчета шарнирных узлов методами теории упругости и теории пластичности. Решение этих задач методами сопротивления материалов приводит к весьма приближенным результатам. В отечественной и зарубежной практике при проектировании машин используют главным образом экспериментальные результаты а также приближенные методы расчета.
6.1. Напряжения в проушинах
Рисунок 5.9. Проушина прямая со скруглённой головкой. Геометрические параметры.
B = 90 мм Н = 50 мм d = 50 мм S = 30 мм Q = 1866 кг.
Элементы соединения в виде полосы с отверстием и скругленными углами будем называть прямой проушиной (рисунок 5.9). Влияние скругленных углов на величины максимальных напряжений в проушине по сравнению с напряжениями в прямоугольной полосе не велико но как показали эксперименты это влияние различно для разных соотношений dВ (относительная ширина пластины).
Максимальные напряжения в проушинах со скругленной головкой как и в прямоугольной полосе с отверстием возникают на внутреннем контуре в сечении по горизонтальному диаметру (рисунок 5.10).
Рисунок 5.10. Эпюры напряжений в мягкой и жесткой головках проушин:
слева – dB =05 и ab=10; справа - dB =033 ab=15. Окружные и
контактные напряжения в размерности и .
Эти результаты полученные поляризационно-оптическим методом показывают что жесткость головки влияет на величины контактных и тангенциальных напряжений. В «мягкой» головке (dВ = 05) если болт посажен без зазора распределяется более равномерно и только в 12 раза превышает среднее напряжение смятия по болту. Но в расчете по допускаемым напряжениям как это принято в машиностроении определяющими для проушин являются окружные напряжения высокий градиент которых в сечении по горизонтальному диаметру определяет низкую усталостную прочность проушин.
Обобщенные результаты экспериментов в виде графиков и от параметра dВ=d2H приведены на рисунке 5.11.
Рисунок 5.11. Коэффициенты концентрации напряжений в проушинах:
сплошные линии – проушина с прямыми углами; штриховые – со скруглёнными углами.
Таким образом критерием исчерпания несущей способности считают значительные необратимые пластические деформации изгиба оси контактного смятия разрыва или среза проушин разрушения одного из элементов составляющих узел.
Исследования показали что небольшой зазор или натяг между болтом и отверстием а также масштабный фактор незначительно влияют на статическую прочность проушин.
Экспериментально наблюдаются четыре вида разрушения проушин (рисунок 5.12): разрыв по сечению b; смятие по площади контакта с болтом (пальцем); сдвиг и смятие в сечении т—т—m; разрыв по перемычке а.
Рисунок 5.12. Типичные разрушения проушин: а – разрыв по сечению b; б – сдвиг (срез) по сечению m-m-m; в – разрыв по перемычке ; г – смятие под болтом (пальцем) (верх).
Условно назовем проушины мягкими если параметр m=Bd=2Hd=12-14 и жесткими если m = 15-40.
Основные геометрические параметры проушины удобно относить к диаметру отверстия d.
Введём обозначения (см. рисунок 5.9):
Н - расстояние от центра отверстий до края пластины по оси совпадающей с направлением нагрузки;
- относительная высота в направлении нагрузки;
- относительная ширина пластины;
НВ – отношение расстояния от центра до края полосы к её ширине;
Следовательно для рассматриваемого примера:
=32 –442=10 мм b = В2-d2=642-442=10 мм.
Поперечные размеры проушины уточняются расчётом на растяжение.
Рисунок 5.13. Сечения проверяемые на растяжение
Для сечения А – А (рисунок 5.13) среднее предельное напряжение [14]:
где Q – вес поднимаемого груза (подбивочного блока);
В – ширина проушины;
S – толщина проушины.
Для сечения Б – Б (рис. 3.1.5):
где - диаметр пальца.
Среднее предельное напряжение смятия [14]:
6.2. Среднее предельное напряжение сдвига:
где Fт=2S(а+0205d)=7608 мм определим построением (рисунок 5.14) причем сечение т—т—т совпадает с неплоским сечением разрушения по сдвигу наблюдаемым экспериментально.
Рисунок 5.14. Схематизация разрушения проушины
по сдвигу и смятию под болтом
Среднее предельное напряжение растяжения по перемычке [14]:
Вид и последовательность разрушения связаны с экстремальными значениями коэффициентов .
Наивысшее их значение при конкретной величине аb определяет начальный этап разрушения. Так если то имеет место разрыв по сечению b; если то происходит срез проушины по сечению т — т — т; если вначале происходит смятие под болтом а затем — срез в соответствующем сечении; если то происходит разрыв по перемычке а. Эта закономерность полностью подтверждается видом разрушенных образцов.
Найдем значения экстремальных коэффициентов [14]
где - предел прочности при сдвиге: