Электробалластер ЭЛБ-3МК. Назначение, устройство и работа машины. Определение усилий сопротивления решетки вывешиванию и сдвигу

1 Назначение, устройство и работа машины

Электробалластер ЭЛБ-3МК – машина непрерывного действия, предназначенная для постановки на балластное основание при выполнении работ по строительству и техническому обслуживанию пути, предусмотренных действующей системой ведения путевого хозяйства.

Электробалластер выполняет дозировку балласта, предварительно выгруженного вдоль пути, срезку балласта у торцов шпал, планировку откосов и междупутных зон призмы, подъемку путевой решетки на формируемый балластный слой. Производит грубую выправку и рихтовку пути, оправку обочин земляного полотна. Общий вид электробалластера приведен на рис. 1.

1,9 – основной и дополнительный дизель-электрические агрегаты переменного тока; 2, 6, 11 – кабины: управления механизмами направляющей секции, центральная и хозяйственно-бытовая; 3, 10 – насосные станции; 4, 8 – фермы направляющей и рабочей секций; 5, 24 – межферменные связи и сферический шарнир соединения секций; 7 – нижний пост управления;  12 – автосцепки; 13, 26, 32 – ходовые тележки: задняя, средняя сочлененная и передняя;  14 – шпальные щетки; 15, 20, 22, 29 – тележки рихтовочной КИС; 16 – рабочий орган динамической стабилизации пути; 17 – устройство для пробивки балласта в шпальных ящиках; 18 – ПРУ с электромагнитно-роликовыми захватами; 19 – балластерные рамы;  21, 28, 30 – пассивные и активные рельсовые щетки; 23 – прижимное устройство;  25 – трос-хорда рихтовочной КИС; 27 – уплотнители балласта откосно-плечевой и междупутной зон призмы; 31 – дозатор

Рисунок 1 - Общий вид электробалластерa ЭЛБ-3МК

Подъемно-рихтовочное устройство (ПРУ) электробалластера служит для установки путевой решетки в требуемое положение и выполняет: H_в – вертикальное перемещение в продольном профиле (вывешивание) базового рельса, f_сдв – сдвиг в горизонтальном направлении (в плане), h_под – возвышения небазового рельса над базовым. Для выполнения этих функций ПРУ имеет: захватные устройства, и механизмы подъема, сдвига и перекоса путевой решетки. Механизм подъема, сдвига и перекоса путевой решетки показан на рис. 2.

а

1 – ферма рабочей секции; 2 – рама; 3,4 – электродвигатели и червячно-винтовые редукторы; 5 – винты; 6 – амортизаторы с ограничителями вертикальных нагрузок, установленные в вертикальных направляющих; 7, 17, 18 – шарнирные узлы; 8 – вертикальные тяги; 9 – электромагнитно-роликовые захваты; 10 – балансиры; 11, 12 – продольная балансирная и поперечная балки; 13 – поперечные направляющие балки; 14 – катки центральной оси; 15, 16 – гидроцилиндры сдвига и кронштейны крепления; 19 – рихтующие ролики; 20 – каток передачи усилий сдвига пути; 21 – центральная ось

Рисунок  2 – Механизм подъема и сдвига пути электробалластера ЭЛБ-3МК

2 Определение усилий сопротивления решетки вывешиванию и сдвигу

Условие расчета: производится вывешивание рельсошпальной решетки (ршр) на заданную величину; погонное сопротивление q распределено равномерно по длине вывешенного участка пути; силы вывешивания действуют в одном сечениии.

Рисунок 3 – Схема к расчету усилий вывешивания решетки

Погонное сопротивление q вывешиванию решетки:

                                           (1)

где q_пр – погонный вес путевой решетки, q_пр = 65 Н/см [1]; q_Б – погонное сопротивление балласта в начальный момент вывешивания, q_Б =95  Н/см [1]; k– коэффициент, зависящий от объема дозировки и типа верхнего строения пути, k = 1,96 Н/см; Н_выв – высота вывешивания решетки, см.

101,2 Н/см

Сила на вывешивание путевой решетки F_в, Н:

                                      (2)

где E – модуль упругости рельсовой стали, E=20,6∙10⁶ Н/см²; I_x – момент инерции двух рельсов относительно горизонтальной оси, I_x =7096 см⁴ ,[1].

Н.

Для расчета силы сопротивления решетки сдвигу рассмотрим схему (рис. 4)

Рисунок 4 – Схема к расчету усилий сдвига решетки

Расчетное усилие сдвига путевой решетки, Н:

                                            (3)

где l – расстояние между внутренними колесными парами; К_ж = 3,9 – коэффициент увеличения жесткости ршр; I_y – момент инерции рельсового сечения относительно вертикальной оси, I_y = 569 см⁴ [1].

H.

3 Силы на выходном звене механизмов

Условия расчета: произвести вывешивание рельсошпальной решетки на величину H_в с последующим ее перекосом. Геометрические параметры частей приняты по прототипу (см. рис. 2).

3.1 Механизм вывешивания рельсошпальной решетки

Для определение силы на выходном звене механизма вывешивания F_м.в. составим уравнение моментов относительно точки B (см рис. 5).

Рисунок 5 – Расчетная схема механизма вывешивания

;

, ;

Принято: AD=1600 мм, BC=530 мм, AB=CD=535 мм;

Н.

Затраты мощности механизма вывешивания, Вт:

                                                                       (4)

,                                                (5)

                                                      (6)

где t= 10…12 с – время вывешивания решетки.

Вт.

.

3.2 Механизм сдвига  рельсошпальной решетки

Для определение силы на выходном звене механизма вывешивания F_м.в. составим уравнение моментов относительно точек подвески О (см рис. 6).

Рисунок 6 – Расчетная схема механизма сдвига

;

Принято: h₁=3500 мм, h₂=3500-1250=2250 мм, ;

Затраты мощности механизма сдвига определяются аналогично п.п. 3.1, Вт:

 

3 Тяговый расчет

где сопротивление от рабочих органов; коэффициент дорожного сопротивления; (=1,2)  [1].

гдесопротивление перемещению машины как повозки;

- сопротивление на подъеме;

где -  = 25…30      - удельное сопротивление движению; –вес машины;

оло = 30120 = 3600 Н;

где -  = 30       - удельное сопротивление перемещению на подъеме;

 = 30120 = 3600 Н;          =  3600  +3600 = 7200 Н;

где = 420 Н – подъемная сила электромагнитов [1]; - коэффициент перемещения р.о. ;  = (0,02…0,025);

= (420 – 46,2) 0,02 = 7,5 кН;

 1,2(7,5+7,2)17,6 кН;

Рисунок 7 – Схема к расчету тягового усилия