Электропривод в устройствах

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Одобрено кафедрой «Автомати-
ка и телемеханика на железнодо-
рожном транспорте»

________________Горелик А.В.

«___» ________________ 2005г.

УТВЕРЖДЕНО

Деканом факультета «Управ-
ление процессами перевозок»

Биленко Г.М.

«___» ______________2005г.

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ В УСТРОЙСТВАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ
АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Задание на

контрольную работу с методическими указаниями для студентов VI курса
специальности 210700 Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном
транспорте (АТС), 210701 специализации Автоматика, телемеханика и связь на
железнодорожном транспорте (АТ)

РГОТУПС, Москва 2005

Составили:

Рецензент:

к.т.н., доцент Минаков Е.Ю.,

к.т.н., старший преподаватель Шуваев В.В.

д.т.н., профессор Дмитренко И.Е.

© РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ, 2005г.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ВВЕДЕНИЕ

Главной задачей совершенствования управления перевозочным процес-
сом является удовлетворение требований качества, надежности и безопасности
функционирования железнодорожного транспорта при достижении высоких
технических и экономических результатов.

Для обеспечения безопасности движения поездов актуальной является
задача создание новых технических средств автоматики и телемеханики, на ос-
нове передовых технологий производства и обслуживания, которые соответ-
ствовали бы возросшей динамичности транспортных связей.

Кроме того, значительные резервы повышения качества и безопасности
перевозочного процесса заложены в совершенствовании существующих техни-
ческих средств железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности, в
совершенствовании стрелочных электроприводов, технологии и методов их со-
держания в исправном и работоспособном состоянии.

В настоящее время на железных дорогах России эксплуатируется более
130 тысяч стрелочных приводов, управляемых при помощи средств автоматики
и телемеханики, более 13,5 тысяч железнодорожных переездов оборудовано ав-
томатическими шлагбаумами, более 2500 железнодорожных переездов оснаще-
но заградительными устройствами типа УЗП, более 1500 станций оборудовано
устройствами закрепления составов и т.д. В качестве исполнительного органа в
этих устройствах используются электромеханические устройства – электропри-
воды.

На рисунке 1 приведена классификация электроприводов железнодорож-
ной автоматики, используемых на Российских железных дорогах.

Настоящая контрольная работа направлена на выполнение студентом са-
мостоятельной работы по изучению основ построения электроприводов желез-
нодорожной автоматики, практического и комплексного применения знаний,
приобретенных при подготовке специалиста железнодорожного транспорта в
заочном ВУЗе, развития творческих основ инженера.

В контрольной работе студенты должны познакомиться с конструкцией и
функционированием отечественных электроприводов, применяемых в структу-
ре железнодорожного транспорта РФ.

Студентам перед выполнением контрольного задания рекомендуется по-
знакомиться с конструкциями, техническими характеристиками и схемами
управления электроприводов [1, 2, 3].

Целью выполнения настоящей контрольной работы является изучение
классификации и конструкций электроприводов, схем управления электропри-
водами, основ теории их конструирования.

Ι. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

  • 1.1 Составить кинематическую схему электропривода и дать описание назначения
    и принципа его работы.
  • 1.2 Описать механизм замыкания (фиксации) главного исполнительного элемента.
  • 1.3 Произвести кинематический расчет электропривода.
  • 1.4 Определить номинальную мощность и коэффициент полезного действия элек-
    тропривода.
  • 1.5 Рассчитать номинальную мощность и номинальный ток электродвигателя.
  • 1.6 Произвести прочностной расчет одного из элементов кинематической схемы.
  • 1.7 Составить схему управления электроприводом.
  • 1.8 Определить дальность установки электропривода.
  • 1.9 Вариант задания выбирается следующим образом:
  • • из таблицы 1 по последней цифре шифра студента выбирается:
  • 1. тип электропривода и номер рисунка (кинематическая схема);
  • 2. время перевода;
  • 3. номинальное/максимальное усилие перевода момента;
  • 4. величину хода шибера или угол подъема заградительного бруса.

из таблицы 2 по предпоследней цифре шифра студента выбирается тип электро-
двигателя и вариант прочностного расчёта.

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Рис.1 Классификация электроприводов железнодорожной автоматики и телемеханики

5

Таблица 1

Наименование
показателя
исходных данных

Последняя цифра шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Кинематическая
схема (рисунок)

ПС-236К
(2)

ПАШ-1

(3)

ЭП-УЗПБ
(2)

СПМ-150
(4)

СП-6К

(2)

ВСП-150
(5)

ПСГ-132

(2)

ПС-236Н
(2)

ВСП-2х150Д

(6)

СПГБ-4М
(2)

2

Время перевода, с

7

10

6

4

5

5

0,5

7

5

0,6

3

Номинальное/
максимальное
усилие (момента)
перевода, Н (Нм)

3500/

6000

175/

550

2000/

4000

3500/

6000

3500/

6000

3500/

6000

2000/

4000

3500/

6000

3500/

6000

2000/

4000

4

Ход шибера, мм

236

-

156

150

154

150

132

236

150

154

5

Угол подъема за-
градительного
бруса, гр.

-

90

90

-

-

-

-

-

-

-

Таблица 2

Наименование показателя исходных
данных

Предпоследняя цифра шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тип электродвигателя

А

Постоянный

+

-

-

+

-

-

+

-

-

-

Б

Переменный трехфазный

-

+

-

-

+

-

-

+

-

+

В

Переменный однофазный

-

-

+

-

-

+

-

-

+

-

Расчет на прочность

А

на изгиб

+

-

-

+

-

-

+

-

-

-

Б

на срез

-

+

-

-

+

-

-

+

-

+

В

на контактную прочность

-

-

+

-

-

+

-

-

+

-

Рисунок 2. Кинематическая схема силового механизма стрелочных
электроприводов серии СП

Таблица 3

Параметр кинематической
цепи

Обозначение
параметра,
ед. изм.

Значение параметра кинематической цепи для ступени

Рейка

1

2

3

4

Электропривод СПГБ 4М, СПГБ 4Б, ПСГ 132

Модуль зацепления

W

1,5

1

1,5/2

1/1,25

2/3

1,25/2

3/7

7(9)

7(9)

Число зубьев
ведомой/ведущей шестерни

Z/Zj

/21

21

61/16

61/16

58/15

58/15

51/7

7

5 (+2)

6

4 (+2)

Диаметр делительной
окружности

do,
ММ

/31,5

21

91,5/24

61/20

116/45

72,5/30

153/70

102/70

Диаметр окружности
вершин зубьев

d <&

ММ

34,5

23

94,5/28

78,75/22,5

120/51

75/34

159/84

104/

77,875

Передаточное число

i

7,9

2,9

3,675

3,675

3,4

3,4

1,0

1,0

138,5

Электропривод СП-12У, СП-12Н, СП-12К, ПС-236Н. ПС-236К

Модуль зацепления

т

1,25

1

1,25/2

1/1,25

2/3

1,25/2

3/5

2/5

5(7)

Число зубьев
ведомой/ведущеп шестерни

Z/Zj

/12

12

86/14

86/14

60/15

60/15

51/9

9 (+2)

Ю (+2)

51/10

ПС-2

Ю (+2)
36Н. ПС

П (+2)

-236К

Диаметр делительной
окружности

do, мм

/15

12

107,5/28

86/17,5

120/45

75/30

153/100

102/100

Диаметр окружности
вершин зубьев

da
мм

17.5

14

110/32

88/20

124/51

77,5/34

159/84

104/110

Передаточное число

1

7.167

7,167

4.29

4,29

3,4

3,4

1,0

1,0

V 104.4

Электропривод СП-6М, СП-6К, СП-7К

Модуль зацепления

т

1,5

1

1,5/2

1/Ц5

2/3

1,25/2

3/7

7(9)

7(9)

Число зубьев
ведомой/ведущей шестерни

z^

/14

14

68/14

68/14

60/15

60/15

51/7

7

5 (+2)

Диаметр делительной
окружности

do,
мм

/21

14

102/28

68/17,5

120/45

75/30

153/70

102/70

Диаметр окружности
верш1ш зубьев

da ММ

/24

16

105/32

70/20

124/51

77,5/34

159/84

104/

77,875

Передаточное число

i

4,86

4,86

4,29

4,29

3,4

3.4

1.0

1,0

170.89

Рисунок 3. Автошлагбаум типа ПАШ-1

1- электродвигатель, 2 - муфта, 3 - червячный редуктор, 4 - червячное коле-
со, 5 - шестерня цилиндрического редуктора, 6 - эубчатое колесо электромаг-
нитной муфты, 7 - вал зубчатого колеса, 8 - гидрогаситель, 9 - выход-
ной фланец, 10 - заградительный брус, 11 - противовес, 12 - корпус, 13 -
крышка, 14 - клеммная колодка, 15 - ввод кабеля, 16 - устройство ручного пе-
ревода, 17 – автопереключатель

Рисунок 4. Привод модульного типа (привод-шпала)

1 - электродвигатель, 2 - электромагнитная муфта-тормоз, 3, 4 - редуктор,
5 - фрикционная муфта, 6, 8 - упругие муфты, 7 - торсионный вал, 9 - винт
ШВП, 10 - гайка ШВП, 11 - механизм замыкания шибера, 12, 13 - шибер, 14,
15 - остряки, 16 - межостряковая соединительная тяга, 17, 18, 19, 20, 21, 22 -
шаровые шарнирные соединения рабочих тяг, 23 - корпус, 24 - ввод кабеля,
25 - курбельный ввод, 26 - курбельная заслонка, 27 - контакты безопасности

Рисунок 5. Электропривод стрелочный ВСП-150

1- электродвигатель, 2- кулачковая муфта, 3- 1-я ступень редуктора,

4- фрикционная муфта, 5- 2-я ступень редуктора, 6- гайка шарико-винтовой
пары, 7- винт шарико-винтовой пары, 8, 9- демпфирующее устройство,
10- механизм запирания, 11- шибер, 12, 13- контрольные линейки, 14- кон-
трольная планка, 15- автопереключатель, 16- корпус, 17, 18- курбельная
заслонка, 19- клеммная колодка, 20- контакты безопасности

Рисунок 6. Электропривод стрелочный ВСП-2х150

1 - электродвигатель, 2 - кулачковая муфта, 3 - 1-я ступень редуктора,
4 - фрикционная муфта, 5 - 2-я ступень редуктора, 6 - гайка шарико-винтовой
пары, 7 - винт шарико-винтовой пары, 8, 9 - демпфирующие устройства,
10 - механизм запирания, 11, 12, 13, 14 - шиберы, 15, 16 - контрольные ли-
нейки, 17 - автопереключатель, 18 - корпус, 19 - контакты безопасности, 20,
21 - курбельные заслонки, 22 - клеммная колодка.

ΙΙ. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ

  • 1. Общие требования

    • 1.1 Решение контрольной работы должно содержать:
  • • описание назначения и принципа работы электропривода;
  • • кинематическую схему и исходные данные для расчета;
  • • перечень пунктов задания, подлежащих исполнению;
  • • расчетную часть;
  • • список использованной литературы.
  • 1.2 Общие исходные данные должны строго соответствовать варианту задания.
  • 1.3 В контрольной работе должны быть даны ответы на все пункты задания и
    приведено обоснование выбора контрольных элементов привода и его узлов.
  • 2. Кинематический расчет электропривода

    • 2.1 Кинематический расчет заключается в определении и расчете основных кон-
      структивных и технических показателей электропривода (в соответствии с кинематиче-
      ской схемой):
  • • передаточное число, i ;
  • • диаметр делительной окружности зубчатого колеса, d ;
  • • модуль зацепления, m ;
  • • коэффициент полезного действия (КПД), η ;
  • • величина перемещения (хода) шибера (угла поворота главного вала);
  • • скорость перемещения исполнительного элемента (шибера или загради-
    тельного бруса).
  • 2.2 Передаточное число определяется соотношением:

. d 2

i ,

d

где: d1 – диаметр делительной окружности ведущего колеса;

d2 – диаметр делительной окружности ведомого колеса.

Диаметр делительной окружности находится по формуле:

d = m ⋅ Z(2)

где: m – модуль зацепления;

Z – число зубьев колеса.

  • 2.3 Делительный шаг:

P = m ⋅ π(3)

  • 2.4 Момент на валу реечной передачи:

M = d ⋅ Fш ,(4)

где: Fш – усиление на шибере;

  • η - КПД звена.
  • 2.5 Момент на винте шарико-винтовой передачи (ШВП) для передачи
    необходимого осевого усилия:

F⋅∆S
М=

2π⋅η

вп

(5)

где: F – осевое усилие на винте ШВП;
∆S – шаг винта;

ηвп – КПД винтовой пары.

  • 2.6 Момент на ведомом валу передачи:

М2 = М1 ⋅ i ⋅η , (6)

где: М1 – момент на ведущем валу передачи;

  • i – передаточное число звена;
  • η – КПД звена, определяемый по формуле:

η = η3 ⋅ ηп – КПД звена,

(7)

где: η3 – КПД зубчатого зацепления, для цилиндрической
зубчатой передачи η3 =0,84;

ηпк = 0,98 – КПД опор подшипников качения;

ηпс = 0,96 – КПД опор подшипников скольжения.

  • 2.7 Время хода шибера:

(8)

(9)

t = ,
V

где: Sш – величина хода шибера;

  • V – скорость движения шибера.
  • 2.8 Скорость движения шибера для реечной передачи:
  • п л - d -л
    эд гв
  • V= ∑i⋅60 ,

где: nэд – частота вращения электродвигателя;

dгв – диаметр делительной окружности шестерни главного вала;

∑i - общее передаточное число редуктора определяется

следующим соотношением:

∑i = i1⋅i,…⋅in,

i1,⋅i2,…⋅in - передаточное число каждой ступени редуктора.

  • 2.9 Скорость движения шибера для винтовой передачи:

V=

∆S ⋅ nэд
∑i⋅60,

(10)

где: ∆S – шаг винта винтовой передачи.

  • 3. Определение номинальной мощности, коэффициента полезного действия

электропривода и номинального тока электродвигателя

Для осуществления перемещения главного исполнительного элемента на вели-
чину Sш или угол α за время t, необходимо получить из сети электроэнергию мощ-
ностью Р1, величина которой из-за различных потерь несколько больше мощности,
затраченной на перемещение главного исполнительного элемента Рш.

Отношение Рш/Р1 представляет собой коэффициент полезного действия (ηэп)
электропривода.

На рисунке 10 представлена энергетическая диаграмма для определения по-
требляемой мощности из сети Р1 с учетом различных потерь в электроприводе. Для ее
определения необходимо суммировать все энергетические потери, возникающие в
электроприводе с энергией, затраченной на перемещение главного исполнительного
элемента Рш.

Рис.10 Энергетическая диаграмма определения потребляемой мощности из сети

Согласно выбранной по варианту кинематической схемы электропривода опре-
деляется состав потерь и определяемых мощностей соответственно.

  • 3.1 Мощность, потребляемая 3-х фазным электродвигателем переменного тока из
    сети находится по формуле:

Р1 = 3 ⋅ U ⋅ I ⋅ cos ϕ (11)

  • 3.2 Мощность, потребляемая однофазным электродвигателем переменного тока
    или 3-х фазным электродвигателем переменного тока, работающим от однофазной се-
    ти, находится по формуле:

Р1 = U ⋅ I ⋅ cos ϕ(12)

  • 3.3 Мощность, потребляемая электродвигателем постоянного тока из сети, опре-
    деляется как:

Р1 = U ⋅ I(13)

  • 3.4 Потери мощности в электродвигателе определяются из соотношения:

∆РД = Р1 - Р2(14)

где: Р2 - полезная мощность на валу электродвигателя.

  • 3.5 Полезная мощность на валу электродвигателя находится по формуле:
  • Р2 = Р1 ⋅ ηД =M2⋅nэд(15)

где: Р2 - полезная мощность на валу электродвигателя;

ηД = 0,66 - КПД трехфазного электродвигателя переменного тока;

ηД = 0,46 - КПД однофазного электродвигателя переменного тока;

ηД = 0,85 - КПД электродвигателя постоянного тока;

М2 = момент на выходном валу электродвигателя.

  • 3.6 Потери мощности в опорах валов (в подшипниках) механизма вычисляются
    согласно следующему соотношению:

∆Рn = Р2 - Р3 (16)

где: Р3 - мощность, переданная на винт ШВП;

ηп = КПД подшипниковых опор;

  • 3.7 Потери мощности винтовой передачи определяются следующим образом:

∆Рвп = Р3 – Р4, (17)

где: Р4 = Р3·ηвп - мощность, переданная на шибер;

ηвп - КПД винтовой передачи качения, ηвп = 0,85÷0,95

Для расчетов принимаем КПД винтовой пары качения ηв = 0,9.

  • 3.8 Полезную мощность на шибере можно определить как:

Р4 = Рш + ∆Рс + ∆Рдоб , (18)

где: ∆Рс - мощность потерь на трение скольжения шибера при
движении по направляющим;

∆Рдоб - дополнительные потери мощности электропривода;
Рш - полезная мощность на шибере,

Р

F »S
шш

t

(19)

  • 3.9 Мощность потерь на трение скольжения шибера об направляющие

определяется соотношением:

∆Pc =

G -g-w S

ш g ψш

,

t

(20)

где: Gш =12 кг - масса подвижной части механизма запирания;

ψш = 0,05÷0,15 – коэффициент трения скольжения чугун-сталь.

Для расчета принимается значение коэффициент трения
скольжения ψш = 0,15.

∆Рдоб – дополнительные потери мощности электропривода.

Эти потери по опытным оценкам не превышают 2% от
значения полезной мощности на шибере.

  • 3.10 Полезная мощность на выходном валу заградительного бруса (ЗБ)
    шлагбаума:

p

зб

0,25⋅Мзб⋅60

9,55t

(21)

где: Мзб – момент на выходном валу заградительного бруса;

0,25 – сектор работы ЗБ от полного оборота;

60 и 9,55 – переводные коэффициенты.

  • 3.11 В соответствии с энергетической диаграммой мощности электро-
    привода (рис.10) и формулами 11÷21 КПД электропривода определяется сле-
    дующим равенством:

P

ηэпд⋅ηп ⋅ηв ⋅ηс ⋅ηg = ш ,(22)

Р1

  • 3.12 Мощность, потребляемая электроприводом, определяется следу-
    ющим выражением:

Р1=F⋅S ,(23)

t ⋅ ηэп

  • 3.13 КПД механизма электропривода.

P

ηMд⋅ηп ⋅ηв ⋅ηс ⋅ηg = ш ,(24)

Р2

Определив конкретные значения F, S, t и ∆S, легко определить исход-
ные данные для выбора электродвигателя привода из рекомендуемой литера-
туры [1, 6, 7, 8].

  • 4. Прочностной расчет элементов кинематической схемы электропривода

    • 4.1 Расчет зубьев цилиндрической прямозубой передачи на изгиб

По условию исходного контура, зубья колеса имеют меньшую прочность на
изгиб (зуб шестерни имеет поперечное сечение из-за эвольвентности рабочей по-
верхности), поэтому расчет проводится по зубу колеса.

В процессе зацепления, точка приложения силы взаимодействия между зубья-
ми перемещается по рабочей части профиля. Считаем, что силы трения малы. Тогда
силу взаимодействия можно считать направленной по нормали к профилям, т.е. по
линии зацепления (рис.11) сила взаимодействия зубьев в пределах одного зацепления
при передаче постоянного момента остается неизменной.

Рассмотрим случай, когда сила приложена к вершине зуба и плечо (hр) - мак-
симально. Рассматриваемый случай, при условии, что работает одна пара зубьев,
является основным для расчета.

За расчетную схему принимаем консольную балку. Опасное сечение распо-
ложено у корня зуба в зоне наибольшей концентрации напряжений. Опасное сече-
ние находится на расстоянии (0,1÷0,15) h от основания зуба.

Так, как усталостные трещины и разрушения начинаются на растянутой стороне
зубьев, то расчет ведем для этой поверхности.

Расчетное напряжение в опасном сечении:

qn • cos ahp qn • sin a

SP = W ~ ’

S2

где: W = — - момент сопротивления на изгиб опасного сечения;
6

S1 - толщина зуба в опасном сечении, мм2;

F - площадь опасного сечения, мм;

(25)

(26)

hp - расчетное плечо силы, мм.

Подставив выражение для qn, [4] и умножив W и F на m, получим выражение

для расчетного напряжения в опасном сечении дР:

qn

q

,

cos a

(27)

3

qYFn
m

(28)

где: Y

n

1 ( 6m • hp • cos a

cos a ^ S2

m • sin a

Si >

- номинальный коэффициент прочности

зубьев. (39)

При расчете зубьев на изгиб пользуемся номинальным YFn и местным
YF - коэффициентами прочности зубьев, а также теоретическим коэффициен-
том концентрации напряжений

кт = Yf , (30)

Y

n

Для зубчатых передач с исходным контуром коэффициенты определе-
ны ГОСТ 13755.

Рис.11 Диаграмма действия сил и изгибающих моментов при
расчете зубьев цилиндрической передачи на изгиб

  • 4.2 Расчет зубьев цилиндрической прямозубой передачи на контактную
    прочность

Расчет сводится к обеспечению условия, по которому контактные
напряжения зубьев не должны превышать допустимые значения [12]. Расчет
ведется по формуле Герца для зуба шестерни, как имеющий наибольшую
концентрацию напряжений. Исходные данные:

  • • материал шестерни – сталь марки 40Х;
  • • закалка – НRС 40÷45;
  • • текучесть материала - δт = 900 МПа.

Расчетное напряжение в опасном сечении:

δp

Eqn

] 2π(1 -ν2)Pnp

〈[δT],

(31)

где: Е = 2,15 ⋅ 106 – модуль упругости материала;

ν - коэффициент поперечного сжатия;

рпр – приведенный радиус кривизны.

δ =z ⋅z
p нм

⋅ zε

q i+1

⋅⋅

\ di

(32)

где: zн - коэффициент, учитывающий форму сопрягающихся поверхностей;

2

sin 2α

zм =86,6 ½/мм - коэффициент, учитывающий механические
свойства материала;

zε =0,9 – коэффициент, учитывающий влияние коэффициента

торцевого перекрытия ε.

4-ε

3,

(33)

(34)

  • 4.3 Расчет прочности вала-шестерни (звено Z31)

Вал шестерня выходного звена масленого редуктора работает в слож-
нонагрузочном режиме при переменной нагрузке. Основными видами нагру-
зок являются – пружинный изгиб и кручение.

За расчетную схему вала (математическая модель показана на рис.12)
принимаем балку, лежащую на опорах согласно рисунку 12а. Тогда рисунок
1,б представляет собой эпюру крутящих моментов (Мк), рисунок 12в - эпюру

изгибающих моментов (Ми), рисунок 12г – эпюра суммарного (эквивалентно-
го) момента, действующего в расчетной модели. На рисунках 12д и 12е пред-
ставлены варианты конструкций в опасном сечении.

Рис.12 Эпюры моментов вал-шестерни выходного звена редуктора

Крутящий момент Мк для вал-шестерни определен при проведении ки-
нематического расчета. Изгибающий момент Ми определяется из условия

равновесия систем

[Z F. = 0

Z Fy = 0
ZMA = 0 .

EMb = 0

(35)

Для рассматриваемого случая достаточно составить и решить систему
2-х последних уравнений, т.к. число неизвестных равно двум – RА и RВ.

P = M
d,

(36)

' ^MA = -R ■ 81 + P ■ 47,5 + P • 34,5 = 0

4 Vmb =-P■ 115,5-R • 81 - P • 33,5 = 0,
B A2

(37)

Решением системы является определение реакции опор.

Основные расчетные формулы к разделу 3:

Ми = Р ■ l - изгибающий момент,
где: Р – изгибающая сила;

l - плечо.

(38)

M, =, 1М2 + М2 - эквивалентный момент

э ик

(39)

Основным сечением вал-шестерни считается сечение, определенное за-
данием контрольной работы.

Эквивалентное напряжение в опасном сечении определяется соотно-
шением:

§ = МЭКК Кд

э W,

(40)

nd3

где: W = - момент сопротивления в опасном сечении;

Кн=1,2 – коэффициент, учитывающий характер нагрузки;

Кд = 1,3 – коэффициент перегрузки;

Kg - коэффициент концентрации напряжений:

- для первого варианта Кд = 1,3;

- для второго варианта Кд = 1,1.

Коэффициент запаса прочности находится по формуле:

n = Ш
g

.

(41)

  • 3.4 Определение запаса прочности шибера

Шибер электропривода работает в основном на сжатие и растяжение,
причем усилия сжатия и растяжения одинаковые, вид нагрузки – знакопере-
менная (симметричная). Поэтому расчет ведем по опасному сечению I - I
(рис.13).

Рис.13 Схема к расчету запаса прочности шибера

С учетом требований надежности, предъявляемых к приводам, они
должны выдерживать усилие на шибере F=90 000 Н, которое и является рас-
четным. Материал – сталь марки 45 ГОСТ 1054.

Площадь опасного сечения:

S = S1 + S2,

(42)

S1 = S2

a0 ■n•r2 1 CT

-------0---by 22

3600 2

b2

4

+1 b (c - d 1),

~ . a

a = 2arcsin —,
2

. a b
sin — =---,

2 2r ,

c = J d2 - b2 ,

(43)

(44)

(45)

(46)

Допустимые напряжения при растяжении ар = 160,0 МПа.

Предел прочности при растяжении ав = 900 МПа.

Напряжение в опасном сечении:

F

а = —,
S

Запас прочности:

n = —,
ар

(47)

(48)

  • 3.5 Расчет валика крепления рабочей тяги

По условиям конструкции валик работает на срез. Исходные данные к
заданию:

  • 1. Диаметр валика 0 =26 мм.
  • 2. Материал – сталь марки 3.
  • 3. Вид нагрузки – знакопеременная.
  • 4. Допустимые напряжения на срез [ тср ] = 40,0 МПа.
  • 5. Предел текучести τт = 210,0 МПа.

Напряжение среза:

2F

  • тср = Id2

При максимальном усилии на шибере:

2Fmax

ср nd2

(49)

(50)

При рабочем усилии на шибере (взрез):

т

ср

2F
вз

nd2

(51)

  • 4. Составление схемы управления электроприводом. Определение

дальности установки электропривода

Отвечая на этот вопрос, необходимо показать типовую схему управле-
ния электроприводом, дать описание ее работы, а также определить даль-
ность установки электропривода в зависимости от потребляемого тока по
дублированным жилам кабеля.

Электропривод ЭЦ, как правило, удалены от источника электропитания
на расстоянии 20÷1500 м. Для нормальной работы электропривода важен во-
прос определения максимального радиуса управления без дублирования жил
кабеля.

Расчетная формула длины кабеля без дублирования жил кабеля

L = ■ U ),

2 Ir

(52)

где: Uи - напряжение источника;

Ug – напряжение на зажимах электродвигателя;

r1 = 0,0234 Ом/м – сопротивление медной жилы кабеля диаметром 1 мм;

I – рабочий ток электродвигателя.

  • 4.1. Расчет емкости пускового конденсатора

Рабочая емкость конденсатора определяется по следующей формуле:

3 • 10-6h

ф

p 4nfUlp л/з(cos^ + sin^) ,

(53)

где: Iф - номинальный фазный ток;

Uф - номинальное фазное напряжение;

  • f = 50 Гц – частота;

cosp - коэффициент мощности.

Учитывая, что работа электродвигателя происходит под нагрузкой,
необходимо увеличить рабочую емкость, но двигатель в таком режиме дли-
тельное время работать не может. Электродвигатель шлагбаума работает

10÷12 секунд при мощности, превосходящей расчетную на 35%. Поэтому
рабочую емкость следует увеличить на 50÷70%. Тогда:

Сn = 1,5·Cp (54)

Результаты расчетов показать в контрольной работе.

Рекомендуемая литература

Основная:

  • 1. Резников Ю.М. Электроприводы железнодорожной автоматики и
    телемеханики. – М.: Транспорт, 1985.
  • 2. Минаков Е.Ю., Шуваев В.В. Системы и технические средства обес-
    печения перевода стрелок. Монография. – М.: РГОТУПС, 2004.
  • 3. Станционные системы автоматики и телемеханики: Учеб. для вузов
    ж.-д. трансп. / Вл.Сапожников, Б.Н. Елкин, И.М. Куприн и др.; Под
    редакцией Вл. В. Сапожникова. – М.: Транспорт, 1997.
  • 4. Решетов Д.М. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1974.
  • 5. Фролов К.В. и др. Теория механизмов и машин. – М.: Высш. шк.,
    1987.

Дополнительная:

  • 6. Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автома-
    тики и телемеханики: Справочник, т.1, НПФ «Планета», 2000, 960 с.
  • 7. Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автома-
    тики и телемеханики: Справочник., т.2, НПФ «Планета», 2000, 1008
    с.
  • 8. Сороко В.И., Кайнов В.М. Аппаратура железнодорожной автомати-
    ки и телемеханики: Справочник, т.3, НПФ «Планета», 2003, 1120 с.
  • 9. Ягудин Р.Ш. Надежность устройств железнодорожной автоматики и

телемеханики. – М.: Транспорт, 1989.

  • 10. Сопротивление материалов. / Под ред. Смирнова А.Ф. – М.: Высш.
    шк., 1975.
  • 11. Стаханов А.Н. Стрелочные переводы. – М.: Трансжелдориздат,
    1973.
  • 12. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х т.:
    М. Машиностроение, 2001.

Комментарии (0)

Чтобы оставить комментарий, нужно войти в личный кабинет или зарегистрироваться.