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: N_упл – мощность, расходуемая на: уплотнение балластной призмы, преодоление сил инерции балластного материала и трения виброплит о балласт, кВт;

N_о(н) – мощность, расходуемая на преодоление боковых сопротивлений, сил инерции, сил трения виброплит о балласт со стороны обочины пути и междупутья, кВт

N_х(р) – мощность, расходуемая на преодоление внутренних потерь виброплиты при холостом и рабочем режимах ее колебаний, кВт.

 

, (4)

 

где: С_в^упл – приведенный коэффициент вязкого сопротивления среды колебаний, С_в^упл = (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: h_в – величина погружения виброплит в балласт, принимаем h_в =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 (η_п =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: W_осн – основное сопротивление движению машины, кН;

W_упл – сопротивление движению машины от виброплит, кН;

W_отк – сопротивление движению от уплотнителей откосов, кН;

W_всп – 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 Р уплотнения, 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: k_t – коэффициент, учитывающий эффект вибрации, определяется:

 

 

Q_отк – нормальная составляющая сила пригрузки от одного уплотнителя откосов на балласт, Н.

 

 

Работа без уплотнителей откосов.

Основное сопротивление определим по формуле:

 

, кН (17)

 

где: G_м – вес машины, G_м =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;

h_щ – глубина резания щебня щитом, принимаем h_щ =2,2 м;

S_стр – 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: h_кор – глубина резания щебня корнем крыла, принимаем h_кор =0.25 м;

h_кр.ср – средняя глубина резания, принимаем h_кр.ср =0,2 м;

h_п.кр – глубина резания подкрылком, принимаем h_п.кр =0,1 м;

l_кор – длина корня крыла, принимаем l_кор =0,95 м;

l_кр – длина крыла, принимаем l_кр =2,3 м;

l_п.кр – длина подкрылка, принимаем l_п.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: z_б – коэффициент внутреннего трения балласт о балласт, принимаем z_б =0,6¸0,8;

g - плотность балласта, принимаем g =2000 кг/м³;

g – ускорение свободного падения, g =9,81 м/с;

V_щ – объем щита перемещаемого перед щитом балласта, м³;

 

, м³

 

где: Н_щ – высота щита, Н_щ =1 м.

 

м

- объем перемещаемого балласта перед каждым крылом, м³;

 

, (24)

 

где: Н_кор – высота корня крыла, Н=1м;

Н_кр.ср – средняя высота крыла, принимаем Н_кр.ср =0,85 м;

Н_п.кр – высота подкрылка, принимаем Н_п.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: W_пр – сила трения балласта о крыло, направленная вдоль крыла,

 

кН (26)

 

где: z_бк – коэффициент трения балласта о сталь крыльев, z_бк =0,4

Н

 

Тогда

 

 

Определим силу трения нижних кромок крыльев о балласт.

 

, кН (27)

 

где: Р_пр – сила пружины, действующая от наклонной тяги на крыло, принимаем Р_пр =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: r_щ – удельное погонное сопротивление тросовых элементов щетки на 1 м при их стреле прогиба 10 см, Н/м².

l_щ – 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

Р_эм – усилие, развиваемое электромагнитом, Р_эм =200 кН;

V_ст – коэффициент трения в ступице ролика, V_ст =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

J_x – момент инерции двух рельсов относительно горизонтальной оси, для рельсов типа Р-50, J_x =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