CC BY
44
THE CALCULA TIONMODEL VIBRA TING MECHANISM TUBE PRESSURE
S.L. Zayarny, I.O. Lesovsky
Consider a mathematical and calculation model of the vibration mechanism. These parameters are calculation model of the vibration mechanism are initial data for modeling the dynamic process of interaction between the vibration of the working organ track machine and ballast.
Key words: mathematical model, a vibration impact, a vibration mechanism, the tubular spring.
Zayarny Sergey Leonidovich, candidate of technical sciences, docent, texna-kon@yandex. ru, Russia, Kaluga, Kaluga Branch of the Bauman Moscow State Technical University,
Lesovsky Igor Olegovich, student, igor@lesovsky. ru, Russia, Kaluga, Kaluga Branch of the Bauman Moscow State Technical University
УДК 621.833
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЕЙ ГРОХОТОВ ЩЕБНЕОЧИСТИТЕЛЬНЫХ
МАШИН
А.А. Шубин, С.Л. Заярный, Н.С. Гладышев
Рассмотрены принципы работы некоторых вариантов вибровозбудителей грохотов щебнеочистительных машин, на основание чего проведен их сравнительный анализ. Проведенный авторами сравнительный анализ, а также предложенная область применения трубчатых пружин в качестве источника колебаний открывают направления новых исследований в области повышения эффективности использования очистных модулей щебнеочистительных машин.
Ключевые слова: щебнеочистительная машина, грохот, дебалансный вибровозбудитель, гидравлический вибровозбудитель, плунжерный насос, дроссельное регулирование, трубчатая пружина.
В процессе эксплуатации балластная призма железнодорожного пути засоряется фракциями земляного грунта основания пути, разрушенного щебня и просыпанного груза с подвижных составов, что ухудшает её эксплуатационные характеристики и приводит к снижению пропускной способности пути [1].
Для очистки балластной призмы используются различные путевые щебнеочистительные машины: СЧ-601, СЧ-800, ЩОМ-1200, ЯМ-80, ЯМ-95Б и т. д. Вне зависимости от их технических характеристик и конструктивного исполнения основным элементом этих машин является очистной модуль [2], который состоит из грохотов, производящих очистку щебня механическим способом (рис. 1).
Наклонный вибрационный грохот состоит из короба, внутри которого закреплены просеивающие сита. Короб, установленный на опорной раме, с пружинными комплектами образует колебательную систему. Рабочий материал подбрасывается на ситах, мелкие фракции проходят сквозь сито, а крупные скатываются по наклонной поверхности.
Одним из способов, обеспечивающих колебания грохота, является использование дебалансного вибровозбудителя [3], принципиальная схема которого представлена на рис. 2.
Достоинствами дебалансного вибровозбудителя колебаний являются широкий диапазон, в котором можно задать частоту генерируемых вибраций (в пределах 0,01 ...1000 Гц), удобство плавного или ступенчатого регулирования частоты вибрации, низкая чувствительность к изменениям внешних воздействий, наличие простых средств согласования совместной работы двух или нескольких вибровозбудителей на одном исполнительном органе машины.
К недостаткам дебалансных вибровозбудителей можно отнести: сравнительно небольшой ресурс, трудность независимого регулирования частоты и амплитуды вынуждающей силы.
Рис. 1. Устройство наклонного вибрационного грохота:
1 - опорная рама; 2 - комплект пружин; 3 - короб; 4 - дебалансный вал; 5 - 7 - просеивающие сита грохота
130
12 3 4 5
Рис. 2. Принципиальная схема действия дебалансного вибратора: 1 - грохот; 2 - труба; 3 - вал; 4 - опорный узел; 5 - шкив;
6 - дебалансный груз
Эти недостатки частично устраняются в гидравлических вибровозбудителях, принципиальные схемы которых представлены на рис. 3. Исполнительным элементом рассматриваемых схем вибровозбудителей является приводной гидроцилиндр, формирующий периодическое рабочее усилие В ). Приводной гидроцилиндр устанавливается на опорной раме путевой щебнеочистительной машины, а его шток соединяется с опорными кронштейнами грохота. При этом возвратно-поступательные перемещения грохота обеспечиваются посредством пульсирующего потока рабочей жидкости в полости приводного гидроцилиндра. Пульсация потока рабочей жидкости обеспечивается: объемным регулированием с использованием плунжерного насоса (рис. 3, а); дроссельным регулированием с использование гидравлического распределительного устройства (рис. 3, б); дроссельным регулированием с использованием механической обратной связи (рис. 3, в).
В гидравлических вибровозбудителях с дроссельным регулированием и обратной механической связью поршневая полость исполнительного гидроцилиндра подключена к магистрали постоянного давления Р, а его шток посредством обратной механической связи соединен с золотниковый распределителем. Наличие зоны нечувствительности 5 в золотниковом распределителе обеспечивает пульсацию расхода рабочей жидкости в поршневой полости исполнительного гидроцилиндра в режиме автоколебательного процесса, тем самым обеспечивая непрерывность его возвратно-поступательного движения [4].
Рис. 3. Принципиальные схемы гидравлических вибровозбудителей: а-с объемным регулированием; б-с дроссельным регулированием; в-с дроссельным регулированием и обратной механической связью; 1 - плунжерный насос; 2 - приводной гидроцилиндр; 3 - гидравлическое распределительное устройство; 4 - насос; 5 - бак; 6 - золотниковый распределитель; 7 - обратная связь
Эффективным вариантом возбуждения колебаний короба могут служить трубчатые пружины. Такие пружины совмещают в себе функции гидравлического вибровозбудителя и стабилизирующей опоры (рис. 4, а). Меняя расположение этих опор можно добиться различных траекторий колебания короба.
При оттоке жидкости конец пружины возвращается в исходное состояние. Грохот соединенный шарнирно с пружинами, совершает колебания, создаваемые разницей между двумя конечными состояниями пружин с амплитудой А:
А = дЙч^ = ^-КГ, (1)
У
где Л/, и - перемещения пружины в радиальном направлении и направле-
Ау
нии, касательном к оси пружины, мм;--относительный угол изменения
У
кривизны оси пружины и линейное перемещение ее конца, рад.; Я - радиус кривизны, мм; Г- коэффициент [5].
1 2 Б з ? 4 5
Рис. 4. Принцип действия трубчатой пружины: а - колебания, совершаемые трубчатой пружиной; б - принципиальная схема работы трубчатой пружины: 1 - опорная рама; 2 - трубчатая пружина; 3 - шарнир; 4 - гидронасос; 5 - гидравлическое распределительное устройство
Применение трубчатых пружин позволяет в процессе работы изменять амплитудно-частотные характеристики, с помощью управляющего гидравлического распределительного устройств (рис. 4, б) и, следовательно, подстраивать процесс грохочения под параметры (размер частиц, степень загрязнения и т. п.) очищаемого материала. При наличии обратной связи можно реализовать частоты колебаний близкие к резонансным, что существенно снизит энергозатраты на процесс грохочения.
Рассмотренные варианты вибровозбудителей и их сравнительный анализ позволяют выявить перспективные направления исследований, направленные на повышение эффективности очистных модулей щебнеочистительных машин.
Список литературы
1. Путевые машины: учебник для вузов ж.-д. транс / С.А. Соломонов, М.В. Попович, В.М. Бугаенко [и др.]; под ред. С. А. Соломонова. М.: Желдориздат. 2000. 756 с.
2. Путевые машины применяемые в ОАО «РЖД». Конструкция, теория и расчет. [Электронный ресурс] // Региональный Центр Инновационных Технологий [сайт]. URL: http://rcit.su/techinfo33.html (дата обращения: 05.03.2017).
3. Гончаревич И.Ф. Вибрация - нестандартный путь. М.: Наука, 1986. 209 с.
4. Денцов Н.Н. Динамика вибрационного грохота на многократном комбинационном параметрическом резонансе // Фундаментальные исследования. 2015. № 4. С. 55-60.
5. Пономарев С. Д., Андреева Л.Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. М.: Машиностроение, 1980. 326 с.
Шубин Александр Анатольевич, канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой, shubin55@,mail. ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
Заярный Сергей Леонидович, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
Гладышев Никита Станиславович, студент, naik14@yandex. ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
COMPARATIVE ANALYSIS OF SEVERAL KINDS BOLTING MILL EXCITERS FOR
BALLAST CLEANING MACHINES
A.A. Shubin, S.L. Zayarny, N.S. Gladyshev
Operation principles for several kinds of bolting mill exciters for ballast cleaning machine are considered and analyzed. This comparative analysis, conducting by authors, and designed area tube springs as vibration source offer new research trends aimed at utilization efficiency improvement of cleaning modules for ballast cleaning machines.
Key words: ballast cleaning machine, vibration generators, unbalanced exciter, hydraulic exciter, plunger-type pump, throttling regulation, tube spring.
Shubin Alexander Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, head of department, shubin55@,mail. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch,
Zayarny Sergey Leonidovich, candidate of technical sciences, docent, texna-kon@yandex. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch,
Gladyshev Nikita Stanislavovich, student, naik14@yandex. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch
