Проектування передавального механізму стрілочного приводу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРОЕКТУВАННЯ ПЕРЕДАВАЛЬНОГО МЕХАНІЗМУ  СТРІЛОЧНОГО ПРИВОДУ

 

Пояснювальна записка та розрахунки

 

ПС – 1550. 88. 00.00 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

Керівник роботи

Розробив  студент

 

 

 

 

 

 

2009 

 

 

З м і с т

 

Вступ
1 Вхідні дані………………………………………………………………	3
2 Загальний устрій та призначення стрілочного електропривода.......	4
3 Вибір електродвигуна.........................................................................	6
4 Кінематичний і силовий розрахунок передаточного механізму......	9
5 Визначення основних розмірів зубчастих коліс..............................	12
6 Конструювання другого проміжного валу......................................	16
7 Перевірочний розрахунок другого проміжного валу.....................	20
8 Розрахунок підшипників і шпонкового з’єднання другого проміжного валу.......................................................................................	26
Список літератури....................................................................................	28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

      

Курсовий проект базується на типовому об’єкті залізничного транспорту стрілочному переводі. Стрілочні електроприводи призначені для переведення, замикання та контролю стану залізничних стрілок. Вони застосовуються у пристроях електричної централізації, які широко використовуються на залізницях.

По заданим швидкості переміщення  та сили шиберу, а також кількості  зубців шестерень спочатку розраховується потрібна потужність та кількість обертів  двигуна. По таблицям вибирається стандартний  двигун з найближчими до розрахованих параметрами. Потім розраховуються геометричні характеристики зубчастих  коліс.

У шостому розділі проводиться  розрахунок на міцність 2-го проміжного валу по напруженням згину та кручення. Вибирається його діаметр.

У сьомому розділі вибирається  підшипник кочення та розраховується тривалість його роботи. Також по стандартним  значенням вибирається призматична  шпонка та по напруженням розраховується її довжина, яка потім округлюється у більшу сторону згідно із стандартною  довжиною.

Пара  сил  - це  система двох  паралельних  рівних  за  модулем  та  протилежних  за  напрямком  сил  прикладених  до  тіла. Пари  сил  в 

Площині  врівноважуються  у  тому  випадку  коли  алгебраїчна  сума   
їх  моментів  дорівнює  нулю.

Будь  який  кінематичний  стан  тіл,які  мають  точку  або  вісь  обертання можна  описати моментом  сил ,який  характеризує  обертальний ефект дії  сил.

 На плакатах приведено: схема стрілочного приводу, картина евольвентного зачеплення третього та четвертого коліс, другий проміжний вал-шестерня, друге зубчасте колесо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Вихідні дані

 

Зусилля на шибері -

Швидкість переміщення шибера -

Кількість зубців зубчастої шестерні 1 -                      

Кількість зубців зубчастого колеса 2 -

Кількість зубців зубчастої шестерні 3 -

Кількість зубців зубчастого колеса 4 -

Кількість зубців зубчастої шестерні 5 -

Кількість зубців зубчастого колеса 6 -

Кількість зубців зубчастої шестерні 7 -

Модуль зачеплення -

 

 

Переміщення шибера -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Загальний устрій та призначення стрілочного електропривода

 

Стрілочні електроприводи призначені для переведення, замикання та контролю стану залізничних  стрілок. Вони застосовуються у пристроях  електричної централізації, які  широко використовуються на залізницях. Керування приводом у системі  електричної централізації здійснюється зі стаціонарного диспетчерського  поста.

За часом  переведення стрілок приводи  розподіляються на приводи з нормальним переведенням (2 … 7 с) та швидкодіючі ( до 1с). Швидкодіючі приводи використовуються на сортувальних гірках і шляхах маневрових станцій.

Незалежно від типу та серії кожний привод має такі вузли:

• електродвигун (як джерело механічної енергії);
• передаточний механізм;
• запобіжний пристрій у вигляді фрикційної муфти, яка забезпечує захист двигуна від перевантажень і поломок;
• блок управління і контролю роботи привода;
• шибер і контрольні лінійки, з'єднані з вістряками рейок.

Схема механізму  стрілочного електропривода зображена  на кресленні ПС – 1550.88.00.01. Передаточний механізм працює таким чином. Обертання вала електродвигуна передається через муфту вхідному валу редуктора і потім через дві зубчасті пари , та  , корпусу фрикціону 11. З корпусом фрикціону жорстко зв'язані рухомі диски, до яких пружинами притискуються нерухомі диски, жорстко зв'язані з валом – шестернею . Обертання колеса передається вал-шестерні через фрикційне зчеплення. Вал-шестерня повертає колесо , яке через фігурну шайбу і упор передає рух головному валу шестерні і шиберу .

Основним  призначенням фрикціону є недопустимість перевантаження електродвигуна при  попаданні сторонніх предметів  між вістряком і рамною рейкою. Для нормальної роботи привода необхідно щоб крутний момент  на валу фрикціону, що залежить від навантаження шибера, був менший моменту тертя у фрикційному зчепленні.

Другим  призначенням фрикціону є поглинання кінетичної енергії, що запасена у період розгону, при стопорінні для уникання появи недопустимих динамічних навантажень  у елементах привода.

Особливу  увагу при проектуванні стрілочних електроприводів слід приділити  вибору електродвигуна.

Роботу  електродвигуна стрілочного переводу характеризує ряд особливостей: повторно-короткочасний  режим роботи, зміна навантаження у широких межах, реверсивний  характер навантаження.

Враховуючи  ці особливості, найкращим двигуном для стрілочного електропривода є двигун постійного струму з послідовним  збудженням, що має великий пусковий момент і значну перевантажувальну  спроможність.

При малих  моментах на валу завдяки «м'якій»  характеристиці він розвиває високу швидкість, а при великих –  автоматично зменшує її. Ця властивість  дозволяє, використовуючи один і той  же двигун, забезпечувати прискорене переведення легких стрілок у  маневрових районах і повільне переведення  важких стрілок на головних коліях станцій.

У електродвигунів  змінного струму характеристики близькі  до потрібних – мають трифазний  асинхронний двигун з коротко  замкнутим ротором. Для збільшення пускового моменту використовують електродвигун з підвищеним ковзанням, що досягається за рахунок збільшення активного опору ротора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Вибір електродвигуна

 

Проектування передаточного механізму стрілочного приводу починається з вибору електродвигуна. Його потужність визначається за заданими зусиллями на шибері і швидкостями переміщення шибера

          

,                                             (1)

 

де  – загальний коефіцієнт корисної дії (ККД) передаточного механізму

,   (2)

 

де  , , – ККД зубчастих пар, включаючи втрати в підшипниках (при розрахунках приймаються );

 – ККД шибера (при розрахунках приймається , тому що він переміщується у клинових направляючих)

 

                                         .

 

Тоді 

                             .

 

Частоту обертання електродвигуна визначаємо за заданою швидкістю  шибера та параметрами передаточного  механізму .

Кутова швидкість головного  вала

,                    (3)

          де – радіус ділильного кола шиберної шестерні

 

,                                                           (4)          

тоді 

.

 

Частота обертання головного (вихідного) вала стрілочного привода

 

.                                                             (5)

             

Частота обертання вала двигуна

 

.       (6)

 

де   – загальне передаточне число передаточного механізму,

 

,      (7)

 

де  , , – передаточні числа кожного ступеня визначаються через кількість зубців зубчастих коліс,

 

;                              (8)

;          (9)

       (10)

 

Тоді  

 

                                       (11)

                                                      (12) 

За отриманими значеннями і підбираємо електродвигун [7], а саме електродвигун типу МСП – 0,25 ( ,  ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Кінематичний і силовий розрахунок передаточного механізму

 

Переходимо до кінематичного аналізу  передаточного механізму стрілочного  привода з урахуванням частоти  обертання обраного електродвигуна.

Число обертів першого колеса

 

      .

 

Число обертів другого та третього зубчастих коліс, розташованих на одному валу, однакові і дорівнюють

 

.      (13)

 

Аналогічно 

 

,      (14)

.      (15)

Кутова швидкість шиберної шестерні

 

.       (16)

Максимальна швидкість шибера

 

.                        (17)

Середня швидкість переміщення  шибера

 

.      (18)

Час спрацювання стрілочного електропривода

.       (19)

Визначаємо крутні моменти на валах

• на валу електродвигуна

 

,      (20)

 

де  – потужність електродвигуна ( );

 

 

• на другому  проміжному валу

 

       ;      (21)

• на валу фрикціону

 

;      (22)

• на вихідному  валу

 

.               (23)

Момент тертя в запобіжній фрикційній муфті

 

           ,      (24)

 

де  – коефіцієнт запасу зчеплення муфти.

 

                                .

 

Зусилля на шибері

.      (25)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Визначення основних розмірів зубчастих коліс

Для побудови у масштабі розгорнутої  кінематичної схеми привода і  робочих креслень другого проміжного вала-шестерні та зубчастого колеса 2 визначаємо розміри зубчастих коліс.

Радіус ділильного кола колеса

 

,               (26)

 

де  – модуль зачеплення i-ої передачі,

 –  кількість зубців  i-ого зубчастого колеса.

 

,

,

,

,

.

Ширина зубчастих коліс визначається за обраною відносною шириною  шестерні