книги / Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов
..pdf
|
|
— время от начала торможения до соударения первой |
|||||||
t2, *з> |
•> |
вагонетки |
с |
локомотивом; |
соответствующих ваго |
||||
время между |
соударениями |
||||||||
|
|
неток. |
|
|
|
|
|
|
|
Подставляя в (VI.80) выражения скоростей локомотива и ваго |
|||||||||
нетки |
перед |
первым ударом: |
|
|
|
|
|
||
|
|
pi = |
I,o - |
^т+ ^0) . |
|
|
|||
|
|
|
Ы |
|
|
||||
|
|
, — |
уо |
(?(0 . |
|
|
|||
получим |
vi |
|
(1 —Y)771 |
11 |
|
|
|||
и _ |
7, |
_ |
(^т+ I ?(0)+ |
<?(Q f |
|
||||
|
|
|
|||||||
|
|
1 |
0 |
|
(l + v )(^ + m) |
U |
|
||
Аналогично получим скорость головной части после второго |
|||||||||
удара |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и2 = >о |
(1+Y) (М-{-2т) |
|
+ 2)> |
|
|||
В |
общем |
случае скорость |
головной части |
|
|||||
|
|
|
|
|
(FT+ P ® ) + iQ<i> |
Т |
(VI.86) |
||
|
|
|
о |
|
(I + Y) (АГ+«#п) |
/в |
|||
|
|
|
|
|
|||||
Подставляя (VI.85) и |
(VI.86) |
в (VI.84), |
получим |
|
|||||
|
|
_ |
(Fr'i-Pto) тп— QmM |
„ |
(VI.87) |
||||
|
|
У' ”— 11+ЩЕ+(Г=1Уйт У |
|||||||
|
|
|
Таким образом, решение заключается в определении суммарного времени от начала торможения до £-го удара.
С момента начала торможения до соударения с первой вагонеткой локомотив пройдет путь замедления
|
(yT+fa>) tj |
(VI. 88) |
|
voh |
2 (1+Y)М |
||
|
|||
За это время вагонетка пройдет путь |
|
||
|
Qa>tj |
(VI.89) |
|
|
2 (1+Y) m |
|
Разность этих путей равна расстоянию между буферами перед началом торможения, т. е.
(FT+ P o> )tf |
Q<s>t\ |
(VI.90) |
||
2 (1+Y ) М |
2 (1+Y ) "* |
|
||
Отсюда |
V |
|
|
|
*1 = |
|
IHMm (1+Y ) |
(VI.91) |
|
m (FT+p<o)— QaM |
|
|||
|
|
|
|
До второго удара локомотив и первая вагонетка пройдут путь
|
(FT+ * © ) + 0® |
, 2 |
(VI.92) |
Л |
2 ( Л / + т ) (1 + Y ) |
2' |
|
Путь второй вагонетки до удара
|
Q(0 |
f2 |
(VI.93) |
l7*f* |
2/n (1+ Y ) |
2‘ |
|
Согласно (VI.85)
(VI.94)
^2-^0 (l+v)m
Из (VI.92)—(VI.94) получим квадратное уравнение для опреде ления t2:
|
__________________ |
Г |
(FT+Pto) + <?ft> |
<?<■>] |
|
. 2 ( 1 + Y ) (ЛГ+ m) |
Q<* |
1 f« i |
|
a- - * |
|
2 ( 1 + Y ) m _] |
|
( 1 + Y ) ( ^ + - ) |
|||
|
|
Xtjt2 = H. |
(VI.95) |
Аналогично предыдущему получим общий вид квадратного урав нения для определения t{:
[ (FT+ P a > )+ (i— i) Qa>___________ Q(o |
] |
л , |
|
\ 2 (1+Y ) [A f + ( i —1) mj |
(1+Y ) (»— 1) m ) |
i T |
I |
( (FT+ ?w )+ (i—1)9© |
Q(o ) |
. |
_ |
гг |
/VI Qfi\ |
+ |
l ( i + Y ) n V + ( / - l ) - m ] “ |
( 1 + Y ) - I |
|
“ |
H - |
(V -УЬ) |
Графики tt = / (i), построенные |
по уравнению |
(VI.96), |
аппрок |
|||
симируются |
зависимостью |
|
|
|
|
|
|
(A f+ t w ) m (1 + Y ) |
|
|
|
(VI.97) |
|
|
ь-v-ik[m(FT-\-Pti)) — QwM] |
* |
|
|
||
Тогда |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
т.- V - ^ZlLt-U 21 / + ^ - |
<™8> |
|||||
Подставляя (VI.98) в (VI.87) и возводя |
в квадрат, |
получим |
||||
2 |
_ |
Я [(А Ч + Р с о )т — <?©М) |
|
|
(VI.99) |
|
,Т |
|
(l + Y)[M + (i-l)m p ro ( i |
v ^ - ) ' |
|||
|
|
|||||
Из (VI.53), |
(VI.72) и (VI.99) |
получим |
|
|
||
|
|
It Т. |
Ft i |
|
|
|
|
|
(a+i) с |
|
|
|
|
|
|
Я[(^/т+Р<а) — (?©«] |
( i /v + < ) ! |
|||
|
|
(a + i) ( a + i — 1) с |
'Л-1 /
Динамические нагрузки сцепных устройств при торможении поезда
|
Fir |
г |
|
|
|
а |
|
|
|
+ |
Hc[(Fj T ~f~ Р с о ) — < ?(о а ] |
+ 1 |
(VI.101) |
|
(а+ 0 (а+ 1—1) |
|
|||
|
|
|
\л=1 |
|
Величина тормозной силы FiT принимается максимальной по сцеплению. Выражение (VI. 101) позволяет определить максималь ные значения ударных нагрузок для любой вагонетки состава при торможении поезда.
§ 3. ПРОДОЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ СОСТАВА ПРИ КАНАТНОЙ ОТКАТКЕ
Поскольку тяговый канат обладает свойством упругости, при его неустановившемся движении возникают колебания состава вагоне ток и, следовательно, динамические нагрузки в канате.
Для |
аналитического опреде |
|
|
||||||||
ления |
этих |
нагрузок |
можно |
|
|
||||||
принять |
следующие |
основные |
|
|
|||||||
допущения: |
|
|
|
постоянна; |
|
|
|||||
длина каната |
L |
|
|
||||||||
канат |
является |
|
упругой |
|
|
||||||
нитью постоянной жесткости ск; |
|
|
|||||||||
деформация |
состава, |
инер |
|
|
|||||||
ция направляющих |
шкивов |
и |
|
|
|||||||
роликов |
и вредные сопротивле |
|
|
||||||||
ния движению |
каната |
отсутст |
|
|
|||||||
вуют. |
|
того, |
что |
масса |
со |
|
|
||||
Ввиду |
|
|
|||||||||
става |
вагонеток |
значительно |
|
|
|||||||
больше массы тягового |
каната, |
|
|
||||||||
последней обычно пренебрегают, |
Рис. V I.7. Расчетная |
схема к исследо- |
|||||||||
однако |
ДЛЯ |
большей |
точности |
ванию колебаний состава при канатной |
|||||||
можно к |
массе |
|
состава |
доба |
|
|
|||||
вить 7з |
|
массы каната |
[20]. |
|
принимаем сосуд, |
колеблющийся |
|||||
В качестве |
расчетной |
схемы |
без сопротивлений по наклонной плоскости и подвешенный на упру гой невесомой нити (рис. VI.7). Колебания сосуда происходят около положения статического равновесия 0.
Установив начало координат в этой точке и приняв направление оси х по ходу движения сосуда при опускании, запишем уравнение
его движения |
|
(l + Vi)Gc,.g = _ СкЖ) |
(VI. 102) |
г Д е Yi — коэффициент, учитывающий |
инерцию |
вращающихся ча |
||
стей |
вагонеток; |
|
|
|
Gc — вес |
сосуда; |
|
|
|
х — ускорение при упругих колебаниях. |
|
|||
Полагая |
ь2 _ |
|
|
|
|
d + y i ) G c 9 |
(VI.103) |
||
получим |
“ |
|
||
|
|
|
|
|
|
х + |
к2х = |
0. |
(VI. 104) |
Решение этого уравнения имеет вид |
|
|||
|
х = х 0 cos k t + |
sin kt, |
(VI. 105) |
где х 0 и V0 — соответственно начальное смещение сосуда от положе ния равновесия и начальная скорость.
Амплитуда колебаний
(VI. 106)
Динамическая нагрузка, действующая на канат и состав,
д„н = сКа. |
(VI.107) |
Пусть сосуд опускается со скоростью г; и в некоторый момент происходит резкое торможение лебедки. Тогда закон движения сосуда имеет вид
3 = -^-sin kt. |
(VI. 108) |
Амплитуда колебаний |
|
а = -£-. |
(VI.109) |
Другим опасным случаем можно считать начало движения сосуда при предварительно ослабленном канате, что обычно и имеет место на практике. В этом случае к моменту начала трогания состава скорость каната достигнет некоторой величины vQ. Амплитуда колебаний определяется по (VI. 109) путем замены v на г;0.
Г л а в а VII ВАГОНЕТКИ
§ 1. К О Н С Т Р У К Т И В Н О Е И С П О Л Н Е Н И Е И О С Н О В Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы
По конструкции кузова и способу разгрузки в соответствии с ГОСТ 15174—70 различают следующие типы грузовых вагонеток:
несаморазгружающиеся |
с глухим кузовом, |
жестко |
закрепленным |
|||
на раме (рис. VI 1.1, а); с опрокидным кузовом, снабженным откидной |
||||||
боковой стенкой (рис. VII. 1, б); с кузовом, имеющим откидные днища |
||||||
(рис. V II.1, в); с глухим |
опрокидным кузовом |
(рис. VII.1, г). |
||||
Грузовые |
вагонетки |
содержат следующие |
основные |
элементы: |
||
1 — кузов; |
2 — раму; 3 — ходовую часть; |
4 — подвагонный упор; |
||||
5 — ударные |
(буферные) |
приборы; 6 — сцепные приборы. |
||||
При отсутствии подвагонного упора воздействие |
на |
вагонетку |
||||
толкателем или компенсатором высоты производится |
через буфер |
|||||
или ось колесной пары, |
а иногда через кузов. |
|
|
|
Саморазгружающиеся вагонетки имеют дополнительные элементы, необходимые для опрокидывания кузова или открывания клапанов днища.
В кузове людских вагонеток размещены сиденья. На горизон тальных выработках эти вагонетки оборудованы тормозами, а на наклонных — парашютными устройствами для улавливания и по следующего плавного торможения при обрыве тягового каната или сцепки.
Важнейшими показателями конструктивного совершенства ваго неток являются устойчивость, коэффициент тары и коэффициент использования объема.
Устойчивость вагонетки против опрокидывания характеризуется коэффициентом устойчивости, равным отношению восстанавлива ющего момента к максимальному опрокидывающему. Устойчивость, которая должна быть выдержана как в продольном, так и в попереч ном направлении, обеспечивается в том случае, когда результиру ющая всех действующих на вагонетку сил проходит внутри контура, образованного соединением точек касания колес и рельсами.
Помимо этого должна быть обеспечена устойчивость против схода вагонетки с рельсов [6]. Опасность потери устойчивости возникает при движении вагонетки по закруглениям, по путям с большим укло ном, при неравномерной односторонней загрузке вагонетки и при
еерезкой остановке.
Как пример рассмотрим условие устойчивости вагонетки, пере
мещающейся вниз по рельсовому пути и застопоренной с некоторым
замедлением |
(рис. VII.2, а). |
|
Опрокидывающий момент М 0 создается продольной составляющей |
||
G sin р веса |
вагонетки G и силой инерции {Gig) а, т. е. |
|
|
M 0 = G ( s i n p + y ) f c , |
(VIT.1) |
где а — ускорение; |
полускатов. |
h — высота центра тяжести вагонетки над осями |
|
Восстанавливающий момент при жесткой базе S |
|
M B= G-§- cosp. |
(VII.2) |
6
г
Рис. VI 1.1. Несамоходные грузовые вагонетки
Sft
—COS р
^пр |
(VII.3) |
( sl" D |
+ f ) ‘ |
должен быть больше 1,5. Его величина тем выше, чем больше жесткая баэа вагонетки и чем ниже расположен ее центр тяжести.
Поперечная устойчивость определяется при движении вагонетки по закруглению с радиусом R и скоростью v. На вагонетку
Рис. V II.2. Схемы определения продольной (а) и поперечной (б) устойчивости вагонеток
действует центробежная сила, стремящаяся опрокинуть ее за пределы кривой (рис. VII.2, б).
ОпрокИДь*®8100*0® Момент, создаваемый этой силой,
^ = - 7 ? - ' |
(у п -4) |
где h’ — рысота расположения центра тяжести вагонетки над уровголовки рельса.
ВосстаН®^ллва10Ш;ий момент определяется весом вагонетки и ши риной коКес^0:® колеи jji
м ^ а \ . |
(уи.5) |
*п — Щ Г - (VII.6)
также должен быть не менее 1,5.
Отсюда видно, что чем ниже центр тяжести вагонетки и чем шире колея, тем больше поперечная устойчивость вагонетки.
Аналогичным образом определяются коэффициенты устойчи
вости вагонетки в других случаях [6, |
26]. |
Коэффициент тары вагонетки равен отношению собственной массы |
|
вагонетки к ее грузоподъемности: |
|
Лт = - ^ - . |
(VII.7) |
т гр |
|
Для угольных вагонеток коэффициент тары колеблется в преде лах 0,40—0,68. Меньшие значения соответствуют вагонеткам боль шей грузоподъемности.
Применение низколегированных сталей, легких сплавов, сте клопластиков и других новых материалов для изготовления состав ных частей вагонеток позволяет уменьшить их коэффициент тары и снизить энергозатраты на их перемещение.
Коэффициент использования объема равен отношению емкости кузова к объему, определяемому габаритами вагонетки. Ниже при водится значение этого коэффициента для вагонеток различной кон струкции.
Вагонетки угольные с глухим неопрокид
ным кузовом, |
имеющим |
полукруглое |
|||
дншце и вертикальные |
б о р т а |
..................0,56—0,60 |
|||
Вагонетки |
рудные с глухим |
неопрокид |
|||
ным кузовом, |
имеющим трапециевидное |
||||
днище и вертикальные |
б о р т а |
..................0,48—0,54 |
|||
Вагонетки угольные с донной разгрузкой |
|||||
и прямоугольно-трапециевидной формой |
|||||
к у з о в а |
.............................................................. рудные |
с откидным |
0,46—0,55 |
||
Вагонетки |
бортом |
||||
и прямоугольным |
кузовом |
с |
плоским |
||
д н и щ е м .............................................................. |
рудные с глухим |
|
0,37—0,42 |
||
Вагонетки |
опрокидным |
||||
кузовом, |
имеющим |
полукруглое днище |
|||
и наклонные наружу |
борта |
0,31—0,37 |
Применение кузовов с плоским днищем, имеющим специальные углубления для колес и осей, позволяет полнее использовать размеры вагонеток. Но такая конструкция более сложна, вызывает затрудне ния при очистке и может быть рекомендована лишь для вагонеток большой грузоподъемности.
§2. РАМА, УДАРНЫЕ, СЦЕПНЫЕ
ИПРИЦЕПНЫЕ ПРИБОРЫ
Ра м а является основной несущей частью вагонетки, она вос принимает все статические нагрузки и удары. На ней смонтированы основные узлы вагонетки.
У большинства вагонеток рамы имеют сварную конструкцию с двумя продольными балками. В угольных вагонетках с глухим неопрокидным кузовом балки изготовлены из швеллера специального
профиля |
с |
отогнутой полкой |
(рис. VII.3, а). |
В большегрузных |
|
вагонетках |
с |
донной разгрузкой |
балка состоит из двух швеллеров. Продольные балки связаны между собой литыми буферами, буферными коробками или попе речными балками. Соединение про дольных балок с поперечными свя зями производят сваркой или за клепками. На вагонетках с удли ненным кузовом для большей жест кости рамы продольные балки сое диняют дополнительными попереч ными связями. В нижней части рамы расположены кронштейны
для скатов и подвагонный упор. На Раме рудной вагонетки с
глухим |
опрокидным |
кузовом |
|
(рис. vll.3^ б) |
укреплены |
перед |
|
няя и Задняя |
стойки с горизон |
тальными полками, имеющими от верстия, в КОХорые входят шипы секторов опрокидного кузова.
^ Р^мам вагонеток с донной Разгрузкой, с откидными бортами
приваре^ проушины для крепления осей днищ и рычажной системы. ^ вагонетки для перевозки людей по горизонтальным выраоткам имеет сварную конструкцию (рис. VII.4). Она состоит из
ныеХ СП^°Д°ЛЬНЫХ балок (швеллеров) и поперечных связей. Попереч е н , расположенные по краям рамы, помимо их основного
го
о
А-А
I—
f t '
и
Рис. V II.4. Рама людской вагонетки для горизонтальных выработок