Модернизация путевой рельсосварочной машины (стр. 3 из 8)

- повышается износ металлоконструкции и шарнирных соединений устройства для перемещения сварочной машины (портала), вследствие наклонов и прекосов;

- сложность и неудобство проведения работ по перестановки сварочной головки с одной рельсовой нити на другой;

- необходимость применения физического труда.

При выполнении сварочных работ для перестановки сварочной головкой с одной рельсовой нити на другую приходиться выполнять следующие операции:

I) Подъем сварочной головки после окончания сварки левой рельсовой нити;

II) Производится перекос портала и опускание сварочной головки в колею;

III) Портал наклоняется относительно оси пути (в данном случае влево), производят кантование сварочной головки вручную после чего ее поднимают;

IV)Портал выравнивается, сварочную головку выставляют над правой рельсовой нитью опускают ее и производят сварку.

Рисунок 2.1 – Схема перестановки сварочной головки с одной рельсовой нити на другую.

Проведя анализ устройства для перемещения сварочной оборудования установленного на машинах ПРСМ-3 на сегодняшний день, предложено установить поперечную балку с тельфером, которая позволит не наклоняя и не перекашивая портал перемешать сварочную головку с одной рельсовой нити на другую. Для того чтобы привести сварочную головку в рабочее положение необходимо обеспечить продольное перемещение поперечной балки, для этого поперечная балка подвешивается на ездовые балки. Так же требуется обеспечить подъем сварочной головки на высоту 1300 мм от головки рельса для установки ее на платформу машины.

1- тельфер перемещения сварочной головки; 2- портал; 3- поперечная балка

Рисунок 2.2 – Схема установки поперечной балки

Для установки сварочной головки с одной рельсовой нити на другую обеспечивается поперечное перемещение тельфере 1 по поперечной балки на расстояние 1600 мм.

При подготовки машины ПРСМ-3 к работе портал переводят сначала из транспортного положения в нейтральное, а затем в рабочее.

1- транспортное положение; 2- нейтральное положение; 3- рабочее положение

Рисунок 2.3 – Схема подготовки портала к выполнению работ

В нейтральном положение производиться строповка и подъем сварочной головки для дальнейшей подготовки к работе. Для выполнения данной операции обеспечивается продольное перемещение поперечной балки на расстояние 2000 мм при помощи двух гидроцилиндров, которые перемещают каретку с подвешенной на ней балкой.

1- передвижная каретка; 2- гидроцилиндры перемещения каретки; 3- опорные ролики гидроцилиндров; 4- поперечная балка с тельфером

Рисунок 2.4 – Схема механизма перемещения поперечной балки

Так как гидроцилиндры перемещения каретки имеют ход штока 1120 мм, то для исключения их перекоса устанавливаются опорные ролики 3.

2.2 Расчет металлоконструкции портала

Цель расчета: проверить несущую способность металлоконструкции грузоподъемного устройства машины ПРСМ-3.

Условия расчета:

- на металлоконструкцию действуют нормальные и максимальные нагрузки рабочего состояния [1];

- группа режима работы портала 5К [1].

2.2.1 Выбор расчетных сочетаний нагрузок

В соответствии с [1], следует рассмотреть как минимум два сочетания расчетных нагрузок.

При первом сочетании (а) предусматривают следующую работу механизма: машина неподвижна, проводится подъем (резкий – для второго расчетного состояния) груза с земли.

При этом грузовая тележка должна находиться в наиболее опасных, с позиции нагружения, положениях (на консоли и в пролете).

При втором сочетании (b): тельфер с грузом в движении, происходит разгон (резкий – для второго состояния) или торможение.

При сочетании «а» действуют следующие виды нагрузок:

- вес портала;

- вес тельфера с поперечной балкой;

- вес груза (включая грузозахватное приспособление) с учетом динамического коэффициента;

- горизонтальная нагрузка из-за превышения уровня одного из рельсов;

- нагрузка от максимальной силы ветра на груз и тельфер.

При сочетании «b»:

- вес портала с учетом коэффициента толчков;

- вес тельфера с поперечной балкой;

- вес груза (включая грузозахватное приспособление) с учетом коэффициента толчков;

- горизонтальные нагрузки из-за уклона оси пути и из-за превышения уровня одного рельса в кривых;

- нагрузки от максимальной силы ветра на груз и тельфер.

2.2.2 Определение действующих нагрузок

В практике краностроения применяют два метода расчета металлических конструкций (МК): метод допускаемых напряжений и метод предельных состояний.

Метод предельных состояний позволяет более эффективно использовать материал конструкции. На сегодняшний день он разработан для кранов, передвигающихся по рельсовому пути (мостовые, козловые, башенные, железнодорожные и т.д.), что позволяет применить его для расчета портала.

Согласно методу предельных состояний, определение несущей способности кранов ведется по расчетным нагрузкам, получаемым умножением величины действующей нагрузки на соответствующий коэффициент перегрузки n_i, учитывающий ее возможное превышение.

2.2.2.1 Нагрузки сочетания «а»

Равномерно распределенная нагрузка от соответствующего веса элементов портала

, Н/м [1]:

, (2.1)

где n₁– коэффициент перегрузки элементов МК, n₁ = 1,1 [1]; m_i – масса i-ого элемента, кг; g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с; l_i – расчетная длина элемента, м.

Распределенный вес ездовой балки пролетной рамы

, Н/м:

Н/м.

Распределенный вес стоек

, Н/м:

= 551 Н/м.

Распределенный вес поперечной балки пролетной рамы

, Н/м:

= 1860 Н/м.

Вес элементов оборудования

, Н [1]:

, (2.2)

где M_i – масса i-го элемента оборудования, кг; n₃ - коэффициент перегрузки элементов подвижного оборудования, n₃ = 1,1 [1].

Вес тельфера

, Н [1]:

5400 Н.

Вес передвижной поперечной кран- балки

, Н:

650 Н.

Вес груза при расчете по максимальным нагрузкам рабочего состояния

, кН [1]:

, (2.3)

где n₄ – коэффициент перегрузки, определяемой в зависимости от группы режима работы машины, n₄ = 1,25 для группы 4К [1]; ψ_М – динамический коэффициент нагрузки на МК для подъема груза с жесткого основания с подхватом согласно [1] определяется:

, (2.4)

где у_ст – статический вертикальный прогиб конструкции от веса груза в месте его приложения, для портала согласно, м [1]:

, (2.5)

где

; J – момент инерции ездовой балки пролетной рамы , J_x = 9,5 ∙ 10^-5 м⁴; J₁ – момент инерции портальной стойки ,J₁ = 3,5 ∙ 10^-5 м⁴; h – высота портала ,h = 2,7 м; L – длина пролета, L = 5,5 м; l – длина консоли , l = 1,5 м; G – вес груза ,G = 5 ∙ 10^-4 Н; ξ – поправочный коэффициент , ξ = 1,5 [1]; λ_ст – перемещение точки

подвеса груза вследствие статического удлинения грузовых канатов от веса груза, м:

, (2.6)

где l_к – длина каната, l_к ≈ 2,3 м, n – количество канатов, на которых подвешен груз, n = 2; Е_к – модуль упругости каната , Е_к = 1 ∙ 10² Н [1]; А_к – площадь каната , А_к = 8 ∙ 10^-5 м²; m_М – приведенная к точке приложения нагрузки масса конструкции, кг [1]:

(2.7)

где а = 0,25…0,33; q_р – распределенная масса рассматриваемой части пролетного строения, q_р= 54,2 кг/м; m_Т – масса тельфера, m_Т = 500 кг; m_г – масса груза, m_г = 5000 кг; m_КБ – масса передвижной балки , m_КБ = 60 кг; Q_Н – номинальный вес груза, принимаем исходя из реализации подъемной способности тельфера (грузоподъемность 5 т), что возможно при подъеме сварочного агрегата вследствие его зацепления на пути; υ – скорость подъема груза (υ = 8 м/мин = 0,133 м/с); с_М – приведенный к точке подвеса груза коэффициент жесткости конструкции: