Расчет потребной мощности для работы виброплит.
При уплотнении мощность виброплит расходуется на: поддержание колебательного процесса с заданной амплитудой, преодоление внешних сопротивлений и внутренние потери.
, кВт (3)
где: Nупл – мощность, расходуемая на: уплотнение балластной призмы, преодоление сил инерции балластного материала и трения виброплит о балласт, кВт;
Nо(н) – мощность, расходуемая на преодоление боковых сопротивлений, сил инерции, сил трения виброплит о балласт со стороны обочины пути и междупутья, кВт
Nх(р) – мощность, расходуемая на преодоление внутренних потерь виброплиты при холостом и рабочем режимах ее колебаний, кВт.
, (4)
где: Свупл – приведенный коэффициент вязкого сопротивления среды колебаний, Свупл = (45÷75)·10-3 Нс/м;
А – амплитуда колебаний, принимаем А=5÷7 мм;
ω – угловая скорость колебаний, принимаем ω =180÷200 с-1.
, кВт
, кВт (5)
где: hв – величина погружения виброплит в балласт, принимаем hв =50÷55см;
γ – объемный вес балласта, принимаем γ=1700÷2000 кг/м2;
ε(о)н – коэффициент учитывающий работу виброплиты со стороны обочины
ε(о)н =0,75 , и междупутья ε(о)н =1.
, м/с (6)
м/с
кВт
кВт
, кВт
кВт
Мощность при уплотнении виброплит будет ровна:
кВт
Определим мощность электродвигателя привода виброплиты с учетом КПД передачи (ηп =0,96) и коэффициента запаса на неученые в расчете сопротивления ( ε =1,15 ).
, кВт (8)
кВт
Тяговый расчет машины.
Обще сопротивление движению машины ВПО непрерывного действия, возникающее при взаимодействии ее рабочих органов с балластом и путевой решеткой, определяется по формуле:
, кН (9)
где: Wосн – основное сопротивление движению машины, кН;
Wупл – сопротивление движению машины от виброплит, кН;
Wотк – сопротивление движению от уплотнителей откосов, кН;
Wвсп – сопротивление движению машины, возникающее от вспомогательного оборудования, кН.
Эти сопротивления должны преодолеваться силой тяги машины.
, кН (10)
где: ξ – коэффициент запаса тягового усилия на неучтенные сопротивления, принимаем ξ =1,2.
Основное сопротивление движению машины и сопротивление от вспомогательного оборудования (дозатор, рельсовые щетки, магниты и рихтующие ролики, планировщики, рассекатели, шпальные щетки) определяем по тяговому расчету электробалластеров.
Тяговые сопротивления виброплиты возникают от сил Руплотнения, контактирующих поверхностей виброплиты о балласт (Рис. 20).
Рис. 20Схема сопротивлений виброплиты.
Силы сопротивления движению виброплиты складываются из следующих составляющих:
, кН (11)
где: - сопротивление движению виброплиты в направлении m-m от удельных сил уплотнения, кН;
- сопротивление трению рабочей площади виброплиты о балласт, кН
- сопротивление трению защемленной или новой части виброплиты о балласт, кН.
. кН (12)
где: ρ – удельное давление на рабочую площадь при виброобжатии, принимаем ρ =70÷120 Н/см2 .
кН
, кН (13)
где: μ – коэффициент трения виброплиты о балласт, принимаем μ=0,45.
кН
, кН (14)
где: ξ – коэффициент бокового распора щебня, ξ =0,16;
F – площадь защемленной клиновой части виброплиты,
F=8000÷10000 см2;
γ – угол между направлением колебания виброплиты и абсолютной скоростью, град.
(15)
ε – коэффициент, учитывающий трение плиты о балласт ε=1,5.
машина ремонт путь прочностный
кН
Тогда
кН
Сопротивление перемещению уплотнителей откосов :
, кН (16)
где: kt – коэффициент, учитывающий эффект вибрации, определяется:
Qотк – нормальная составляющая сила пригрузки от одного уплотнителя откосов на балласт, Н.
Работа без уплотнителей откосов.
Основное сопротивление определим по формуле:
, кН (17)
где: Gм – вес машины, Gм =1065 кН;
- основное удельное сопротивление, зависящее от типа подшипников колесных пар, нагрузки на ось, скорости движения, наличия привода перемещения, Н/кН., для самоходных машин с приводными тележками тепловозов
=1,9+0,01V+0,0003V2, где V – скорость движения, км/ч, для машин со скоростями 0÷10 км/ч в расчетах принимаем V=3 км/ч.
=1,9+0,01·3+0,0003·32=1,93 Н/кН
кН
Сопротивление при движении в кривой.
, кН (18)
где: - удельное сопротивление при движении машины в кривой, н/кН. Радиус кривой примем усредненного значения.
Н/кН
Тогда
кН
Сопротивление от уклона пути.
Величину уклона пути примем среднюю.
, кН (19)
кН
Тогда основное сопротивление будет равно:
кН
Рассчитаем сопротивление от вспомогательного оборудования. При дозировке балласта в путь могут быть два случая характерного нагружения дозатора: 1- симметричная нагрузка на два раскрытых крыла и щит дозатора, возникающая на кривом участке пути, имеющего возвышение рельса на 150 мм. При этом наружное (полевое) крыло повернуто на наибольший угол ( ) , имеет наибольшую ширину захода и находится в самом низком положении. По условиям прочности дозатора второй случай нагружения является самым приемлемым.
При симметричной нагрузке на дозатор действует несколько сил (Рис.21)
Рис. 21 Схема симметричной нагрузки на два крыла и щит дозатора.
Сопротивление движению дозатора определяется по формуле:
, кН (20)
где: W1 – сопротивление балласта резанию;
W2 – сопротивление трения балласта о балласт перед щитом и перед двумя крыльями;
W3 – составляющая силы трения от двух крыльев, направленная вдоль машины по оси «Х»;
W4 – сила трения нижних кромок крыльев о балласт;
Определим сопротивление резанию балласта.
, кН (21)
где: k – удельное сопротивление резанию, k=(60÷90)·103 Н/м2;
hщ – глубина резания щебня щитом, принимаем hщ =2,2 м;
Sстр – площадь сечения стружки, равна суммарной площади проекции стружки, срезаемой крылом, на площадь перпендикулярную продольной оси машины, м2;
Площадь сечения стружки определим по формуле:
, м2 (22)
где: hкор – глубина резания щебня корнем крыла, принимаем hкор =0.25 м;
hкр.ср – средняя глубина резания, принимаем hкр.ср =0,2 м;
hп.кр – глубина резания подкрылком, принимаем hп.кр =0,1 м;
lкор – длина корня крыла, принимаем lкор =0,95 м;
lкр – длина крыла, принимаем lкр =2,3 м;
lп.кр – длина подкрылка, принимаем lп.кр =0,75 м;
a1 – угол поворота крыла, принимаем a1 =370;
b1 – угол наклона крыла к горизонту, принимаем b1 =200.
м2
Тогда сопротивление резанию балласта равно.
Н
Определим сопротивление трения балласта о балласт перед щитом и перед двумя крыльями, W2.
, Н (23)
где: zб – коэффициент внутреннего трения балласт о балласт, принимаем zб =0,6¸0,8;
g - плотность балласта, принимаем g =2000 кг/м3;
g – ускорение свободного падения, g =9,81 м/с;
Vщ – объем щита перемещаемого перед щитом балласта, м3;
, м3
где: Нщ – высота щита, Нщ =1 м.
м
- объем перемещаемого балласта перед каждым крылом, м3;
, (24)
где: Нкор – высота корня крыла, Н=1м;
Нкр.ср – средняя высота крыла, принимаем Нкр.ср =0,85 м;
Нп.кр – высота подкрылка, принимаем Нп.кр =0,85 м.
м3.
Получим сопротивление трения балласта о балласт перед щитом и перед двумя крыльями W2 .
Н
определим составляющую силы трения от двух крыльев направленной вдоль машины по оси X, W3.
, кН (25)
где: Wпр – сила трения балласта о крыло, направленная вдоль крыла,
кН (26)
где: zбк – коэффициент трения балласта о сталь крыльев, zбк =0,4
Н
Тогда
Определим силу трения нижних кромок крыльев о балласт.
, кН (27)
где: Рпр – сила пружины, действующая от наклонной тяги на крыло, принимаем Рпр =32 кН;
j1- угол отклонения наклонной тяги от вертикали, принимаем j1 – 500.
, кН
Из проведенных выше расчетов просуммировав, получим:
кН
Сопротивление движению шпально - рельсовой щетки:
кН (28)
где: rщ – удельное погонное сопротивление тросовых элементов щетки на 1 м при их стреле прогиба 10 см, Н/м2.
lщ – длина щетки с набором кусков каната, м;
Н
Эти сопротивления учтем коэффициентом тягового усилия.
Сопротивление от перемещения электромагнитов:
, кН (29)
где: Q – нагрузка, приходящаяся на ролик магнитов, кН
Р – усилие для подъема РШР, кН
Рэм – усилие, развиваемое электромагнитом, Рэм =200 кН;
Vст – коэффициент трения в ступице ролика, Vст =0,02;
к – коэффициент трения качения ролика по рельсу, к=0,06;
b - коэффициент, учитывающий трение реборды о головку рельса, b =1,5.
, кН (30)
где: Е – модуль упругости рельсовой стали, для Р-50 Е=20,6*106 Н/мм2
Jx – момент инерции двух рельсов относительно горизонтальной оси, для рельсов типа Р-50, Jx =6070.
h – высота подъема, h=80 мм;
r - погонное сопротивление подъему путевой решетки, принимаем,
r=123,5 Н/см.
кН.
, кН (31)
кН
Тогда
кН
Теперь найдем сопротивление перемещению с учтем коэффициентом тягового усилия.
кН
По формуле (9) определим общее сопротивление движению машины:
кН.
Затем по формуле (10) определим сопротивление преодолеваемое силой тяги машины:
кН
Выберем дизель-генераторную установку.
, кВт (32)
кВт