Разработка оборудования для вырезки балласта на базе машины ЩОМ-Д (стр. 3 из 11)
1.2.4 Устройство для вырезки балласта
Данное устройство установлено на раме проектируемой машины ЩОМ – Д. Отвалы сконструированы на раме, каждая рама несет по два отвала. Каждый из отвалов имеет возможность поворота относительно вертикальной оси для регулирования заглубления в толщу балластной призмы, благодаря тому, что закреплен на вертикальной поворотной штанге. Задний по ходу машины отвал имеет также возможность регулироваться относительно переднего отвала по глубине резания относительно уровня постели шпал. Вынос несущих рам из транспортного положения в рабочее осуществляется вручную и закрепляется растяжкой к раме в транспортное положение. Также за вторым отвалом располагается транспортер для выноса лишнего балласта на обочину пути. Транспортер шарнирно закреплен за отвал и его вынос из транспортного в рабочее положение осуществляется вместе с отвалом.
2 РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
Устройство для вырезки балласта (рисунок 4) смонтировано на базе щебнеочистительной машины ЩОМ – Д. Рабочая скорость машины должна быть не менее 1,5 км/ч, что позволит ее применение в технологическом процессе при ремонте пути без снижения его темпа.
При проектировании ставилась задача минимально изменить конструкцию уже существующей машины, достигнув при этом максимального улучшения технологических параметров ремонта пути.
а – вид спереди; б – вид сбоку; в – вид сверху
Рисунок 4 – Устройство для вырезки балласта
2.1 Определение основных параметров
2.1.1 Высота и радиус отвала
Высоту отвала определяем из условия не пересыпания грунта через отвал. Это условие соблюдается, если объем грунта (асбест), поступающего из балластной призмы на пути полного замещения призмы волочения, равен объему Vпр призмы волочения, который может разместиться перед отвалом [15].
Из этого условия высота отвала Н, м:
(2.1)где
- угол естественного откоса грунта в движении, 
; 
- угол трения грунта об отвал, 
; 
- угол захвата, 
; 
- коэффициент формы поперечного сечения призмы волочения, 
; 
- площадь поперечного сечения стружки вырезаемой отвалом в режиме номинальной тяги, м2. 
(2.2)где
- номинальная тяга (тепловоза) машины, 
(рисунок 5); k – удельное сопротивление копанию расчетного грунта отвалом, 
; 1,3 – коэффициент, учитывающий неравномерность площади поперечного сечения стружки, а также уменьшения нагрузки на тяговые колеса вследствие отпора грунта.
. 
Рисунок 5 – Тяговая характеристика тепловоза ТЭ2
По формуле (2.1):
.Радиус отвала r, м:
(2.3)где
- угол резания отвала, 
. 
.2.1.2 Силы, действующие на отвал
На каждый отвал действуют силы сопротивления резанию балласта Wп1, перемещению призмы волочения Wп2, вверх Wп3 и вдоль Wп4 отвала (рисунок 6) [18].
Рисунок 6 – Схема к определению сопротивлений
Суммарное сопротивление Wп, Н:
Wп = Wп1+Wп2+Wп3+Wп4. (2.4)
Сопротивление резанию балласта Wп1, Н:
, (2.5)где
- коэффициент удельного сопротивления резанию балласта, 
; 
- толщина срезаемого слоя, 
по заданию; 
- длина одного отвала. 
, (2.6)где
- ширина захвата отвалов, 
(принята конструктивно); 
- угол захвата, т.е. угол установки отвала в горизонтальной плоскости, 
. 
.По формуле (2.5):
.Сопротивление перемещению призмы волочения Wп2, Н:
, (2.7)где
- плотность грунта, 
; g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2; f – коэффициент внутреннего трения асбеста, f = 0,7; vп – объем призмы перемещаемой отвалом, м3. 
, (2.8)где
- угол естественного откоса, 
. 
.По формуле (2.7):
.Сопротивление перемещению призмы волочения вверх от отвала Wп3, Н:
, (2.9)где f1 – коэффициент трения асбеста об сталь, f1 = 0,5.
Сопротивление перемещению призмы волочения вдоль от отвала Wп4, Н:
, (2.10)где
- угол наклона отвала к горизонту, 
. 
По формуле (2.4):
Wп = 68256+3571+1785,5+2065 = 75677,5 Н.
Проекция на ось пути всех сопротивлений, действующих на один отвал
, Н: 
, (2.11)где
- угол между осью пути и отвалом, . 
.Усилие необходимое для прижатия отвала F0, Н:
, (2.12) 
.2.2 Мощность привода
Для определения мощности привода механизмов, имеющих в качестве силового звена гидроцилиндр, необходимо найти усилие, действующее на гидроцилиндр, и скорость перемещения штока гидроцилиндра.