Тортув узатмасининг ҳисоблаш схемаси Иш мақсади

Тортув узатмасининг ҳисоблаш схемаси
Иш мақсади: тортув узатмаси, унинг ишлаш шароитлари, ҳисоблаш схемаси билан танишиш, тортув узатмаси элементларидаги динамик юкламаларни аниқлаш ва ҳисоблашларда қабул қилинадиган жоизликларни ўрганиш.
9.1. Умумий тушунчалар

Юриш қисми деталлари асимметрик циклда ишлайди, яъни квазистатик юкламалар (оғирилик, марказдан қочувчи кучлар, тортув ва тормозлаш кучлари) дан юзага келувчи кучланишларга тебранма жараёнлар билан боғлиқ юкламалардан юзага келувчи ўзгарувчан кучланишлар қўшилади. Ушбу юкламаларнинг амплитуда ва частоталари қанчалик катта бўлса, материалнинг «чарчоғи» шунчалик тез юз беради. Бунинг оқибати ўлароқ деталларда ёриқлар – дарзлар пайдо бўлади, туйгичланув, детал юзаси ранги ўзгариши ва контакт юзаларининг едирилиши, деталларнинг маҳкамлаш қисмларининг бўшашиши юз беради. Булар тортув узатмалари узел ва деталларида яққол намоён бўлади: тишларнинг едирилиши ва синиши, конуссимон деталлар ўрнатилишининг кучсизланиши, шестернялар силжиши, редуктор ва тортув моторлари подшипникларининг ҳар хил шаклда емирилиши ва парчаланиши, болтлар билан махқамланган деталларнинг бўшаши ва х.к.

Ғилдирак жуфликларининг вертикал сижиши ва у билан боғлиқ юритма, тортув мотори ва аравачаларнинг теранишларининг асосий сабабларидан бири йўлнинг нотекисликларидир. Шунинг учун йўл нотекисликлари бўйлаб ҳаракатланишда тортув узатмаси элементларига таъсир этувчи динамик кучларни ҳисоблашда қатор соддалаштиришлар киритилади.

Вертикал текисликда ғилдиракнинг релс билан контакт нуқтаси траекторияси реал шароитларда тўғри чизиқли эмас, релс каллакларининг таянч юзалари уланишлар, йўл чўкиши, релсларнинг едирилиши ва қатор бошқа сабабларга кўра кўриниши жиҳатдан ботиқликлар ва бўртиқлар кетма-кетлиги шаклида бўлиб, улар горизонтал текисликка нисбатан бир неча миллиметрга фарқ қилиши мумкин. Шунинг учун ғилдирак тебранишиларининг ҳақиқий жараёни барча рессорланган оғирликлар теранишларини юзага келтирувчи вертикал силжишлар билан бирга кузатилади. Тасодифий таъсирлар турғунлашмаган тебранишлар жараёнини юзага келтиради, уларнинг таҳлили эса анча мураккаб. Тебранишларнинг сезиларли даражада содда кўриниши якка нотекислик юзага келтирувчи сўнувчи жараёндир. Бунда энг катта динамик қўшимча тебранишларнинг биринчи даврида таъсир этади. Амалий мақсадлар учун даврий нотекисликларга эга йўлдан ўтишдаги мажбурий тебранишлар ҳолати қизиқарлироқ. Реал шароитларда бундай тебранишлар рельсларнинг тўлқинсимон едирилишлари мавжуд участкаларида ҳаракатланишда юз беради, бунда нотекисликлар орасидан битта гармоник ташкил этувчи ажратиб олинади. Юритманинг хусусий тебранишлари частотаси нотекисликлардан ўтиш частотаси билан мос келганда катта динамик юкланишларни юзага келтирувчи катта амплитудали резонанс тебранишлари юзага келади.

Нотекисликларни динамик юкламалар даражасига таъсири тортув юритмаси конструкциясига боғлиқ. Динамик таъсирлардан ҳимояланганлик даражасига кўра тортув юритмаларининг бир нечта синфлари мавжуд. У юритма элементлари конструкцияси ва уларни ўзаро ҳамда аравача рамаси билан боғланиш усули билан аниқланади. Тортув мотори ва редуктор корпусларининг таяниш усули алоҳида конструктив белги ҳисобланади.

Биринчи синфга тортув мотори ва редуктор бир томондан рессорланган, яъни бир томондан аравача рамасига, иккинчи томондан эса ғилдирак жуфтлиги ўқига таянувчи (таянч-рамали осма) юритма киради.

Иккинчи синфга тортув мотори рамага осилган, редуктор эса таянч-рамали осмага эга юритмалар тааллуқли. Бу холда якор вали редуктор шестерняси вали билан ҳаракатланувчи элемент, масалан муфта орқали уланади.

Учинчи синфга мотор ва редуктор рамага осилган юритмалар киради. Бу холда муфта тедукторнинг чиқиш валини ғилдирак жуфтлиги билан бириктиради.

Электр ҳаракат таркибида учинчи синф юритмалари қўлланилмайди. Бундай юритмалар йўловчи локомотивларида мавжуд. Иккинчи синф юритмаси мотор-вагон ҳаракат таркибларида ва йўловчи электровозларда қўлланилади. Юк электровозларининг барчаси биринчи синф юритмаларига эга. Биринчи ва иккинчи синф юритмаларидаги тебранишлар жарёнини ифодаловчи тенгламлар тизимлари ўхшаш, бироқ ҳисоблашларда киритиладиган соддалаштиришлар биринчи синф юритмалари учун тўғрироқ бўлади. Бундан ташқари, биринчи синф юритмаларидаги динамик юкланишлар бошқаларига нисбатан юқорироқ. Шу сабабли ушбу юритмани кўриб чиқиламиз. Тортув юритмасининг умумий кўриниши 9.1-расмда келтирилган.

9.1-расм. Тортув юритмасининг умумий кўриниши

Реал тортув узатмаси элементларидаги динамик юкламаларни аниқлаш масаласи мазкур амалий иш доирасида кўзланган мақсаддан ортиб кетади, шунинг учун уни ҳисоблашда узатма модели қуйидаги жоизликлар ёрдамида соддалаштирилган:

1. Йўл профили амплитудаси Z_н бўлган гармоник нотекисликларнинг узлуксиз қаторидан иборат. Релс каллагининг ўрта чизиқдан фарқланишининг жорий қиймати

(9.1)

бу ерда l – нотекислик тўлқини узунлиги, м;

x – босиб ўтилган йўл, м.

х = vt эканлигини ҳисобга олсак

(9.2)

бу ерда v – ҳаркат тезлиги, м/с;

t – ҳаракат вақти, с.

Тенгламада

(9.3)

w – йўл таъсиридан юзага келувчи кинематик тебранишларнинг циклик частотаси.

2. 
   Ғилдирак жуфтлигининг иккала ғилдираклари релснинг ўхшаш участкаларидан бир вақтда ўтуди.
   
3. 
   Йўл ва ғилдирак жуфтлиги мутлақ қаттиқ деб ҳисобланади, шунинг учун ғилдирак жуфтлиги ўқи траекторияси релснинг бўйлама профилини такрорлайди.
   

. (9.4)

Бу тебраниш тизими эркинлик даражасини биттага камайтириш ва тебраниш жараёнининг математик ифодаси ва таҳлилини соддалаштириш имконини беради.

Бироқ амалда йўлнинг қайишқоқлиги сабабли ғилдирак жуфтлигининг тебранишлари амплитудаси ва фазаси бўйича релс нотекисликларидан фарқ қилади. Тезлик ортиши билан ўқнинг тебранишлари амплитудаси z₀ камаяди.

4. 
   Тишли илашмада тирқиш йўқ, мотор ва редуктор деталлари мутлақ қаттиқ деб ҳисобланади.
   
5. 
   Юритма конструкциясида энергияни тарқатувчи (диссипация) фақат битта қайишқоқ элемент – мотор корпуси осмаси амортизатори мавжуд. Резина шайбалири комплектининг бикрлиги дастлабки таранглик, мотор оғирлиги ва тортув моментига бўладиган реакция таъсирини ҳисобга олган холда аниқланади. Бикрлик ўзгармас деб ҳисобланади.
   
6. 
   Тебраниш тизими тўғри чизиқли (яъни теранишлар частотаси амплитудага боғлиқ эмас), бурчак силжишлари эса кичик деб ҳисобланади, шунинг учун мотор корпусининг бурилиш бурчаги
   

φ ≈ sin φ ≈ tg φ

7. 
   Оғирликларнинг вертикал силжишлари билан боғлиқ реакциялар айланиш тебранишлари юзага келтирувчи кучлардан бир неча марта кичик, шунинг учун тизим оғирликларининг вертикал йўналишдаги тебранишлари ва мос равишда кучларнинг мувозанат тенгламаларининг z ўқидаги прекциялари кўриб чиқилмайди.
   
8. 
   Аравача рамаси тебраниш жараёнларида иштирок этмайди, рельс каллагининг ўрта даражасига нисбатан ҳолати ўзгармас деб ҳисобланади.
   

Ушбу чекланишлар эътиборга олинганда тизимнинг ҳисоблаш схемаси 9.2-расмда келтирилган кўринишга келади.

Рельс нотекислиги мавжуд бўлганда ва z₀ координатаси 00' га ўзгарганда мотор корпуси редуктор билан биргаликда қандайдир φ бурчакка бурилади. φ корпус соат стрелкасига тескари йўналишда бурилганда мусбат деб ҳисоблаб, z_А осиш нуқтасининг координатаси аниқланади:

z_a = z ₀ + Lφ. (9.5)

Корпуснинг айланиш бурчаги φ нафақат ғилдирак жуфтлигининг кўтарилиши баландлигига, шунингдек осма узунлигининг шу вақт онида берилган куч остида амортизатор шайбаларининг сиқилиши ва чўзилиши сабабли юзага келувчи ўзгаришига ҳам боғлиқлигини ёдда тутиш керак.

Корпуснинг бурилишларида (чайқалишларида) шестернянинг ва у билан боғланишда бўлган тортув моторининг якорининг айланиши нотекис бўлади. Натижада фойдали тортув моменти М_т га қўшимча равишда шестерня тишлари орқали якорнинг бурчак тезланишига боғлиқ бўлган динамик инерцион момент М_д узатилади:

,

Шестерня орқали узатиладиган умумий момент

М = М_т + М_д. (9.6)

Маълумки, М_т – ўзгармас катталик.

9.2-расмдан кўриниб турибдики, узатма R радиусли тишли ғилдирак қўзғалмас шестерня бўлиб хизмат қилувчи планетар редуктор сифатида ишлайди; тишли ғилдиракларнинг О ва О₁ марказларини бириктирувчи корпус ҳаракатлантиргич, r радиусли шестерня эса унинг йўлдоши бўлиб хизмат қилади.

Корпусни φ бурчакка бурилиши шестерняни ғилдирак бўйича Rφ узунликдаги ёй бўйлаб юргизиб кўриш (обкатка) билан бирга кузатилади. Илашиш нуқтасини шестерня бўйлаб силжишининг мос ёйининг узунлиги ҳам ўша узунликка тенг бўлади. Бунда шестернянинг ёки O₁ нуқтадан илашиш нуқтасига ўтказилган радиуснинг бурилиш бурчаги иккала бурчакларнинг йиғиндисига тенг:

φ_я=φ_я^/+φ

бу ерда – шестерняни ғилдирак билан илашиш ҳисобига бурилиш бурчаги;

φ – шестерняни корпус билан бирга бурилиш бурчаги.

Корпусдан шестерня ва якорга узатиш сони, яъни бурилиш бурчаклари нисбати

(9.7)

9.2. Амалий иш таркиби
9.2.1. Ҳисоблаш учун бошланғич шартлар:

Ўқдан релсга тушувчи юклама Р'_сц,

Релс нотекислиги амплитудаси Z_H,

Тортув мотори якори оғирлиги m_я,

Якорнинг инерция моменти I_я,
Амортизатор резинасини демпферлаш параметри β,

Тортув моторининг таянч базаси L,

Релс нотекислиги тўлқини узунлиги l_}

Мотор корпуси оғирлиги m_к,

Мотор корпусининг инерция моменти I_к,

Тишли ғилдирак ва шестерня тишлари сони Z ва z_t,

Узатиш сони и= ,

Ғилдирак диаметри D_K = 1,25 м,

Централ Ц.

9.2.2. Юритмага нотекисликлар узунлиги ва z₀(v) боғланишни ҳисобга олган холда релслар томонидан юзага келтирилувчи кинематик тебранишларнинг айланма частотаси w(v) ифодасини ёзинг ((9.3) ва (9.4) ифодаларга қаралсин).

9.2.3. Ҳисоблаш схемаси. Узатиш схемасини 9.2-расмдаги каби тасвирланг. L, Ц, I, Z_0a, β қийматларини кўрсатинг.

9.2.4. Корпусдан шестерня ва якорга узатиш сони q ни ҳисобланг.

Осма резина металли амортизатори шайбаси ўлчамларини аниқлаш.
Иш мақсади: Тортув электр мотори осмаси разина металли амортизатори ишчи юзаси, ички ва ташқи диаметрларини ҳисоблашни ўрганиш.
10.1. Умумий тушунчалар
Тортув узатмаси элементларига таъсир этувчи динамик куч факторларини ҳисоблаш учун тортув мотори осмаси амортизатори бикрлигидан ташқари барча керакли катталиклар берилади.

Қабул қилинган ҳисоблаш схемасида осма амортизатори ягона қайишқоқ элемент бўлиб, унинг параметрлари кўп жиҳатдан тебраниш жараёнининг боришини белгилайди. Резина элементларнинг бикрлиги Ж ва қайишқоқ бўлмаган қаршилиги β резина тури, атроф муҳит ҳарорати ва амортизатор конструкциясига боғлиқ. β катталик берилади, амортизаторнинг бикрлигини эса уни бошланғич шартлар асосида тузиб, аниқлаш талаб этилади.

Пўлат пружиналардан фарқли резина элементлар ночизиқли қайишқоқ тавсифга эга. Уларнинг бикрлиги дастлабки сиқилишга боғлиқ. Осма амортизатори иккита пўлат шайбалар оралиғида сиқилган иккита резина шайалардан таркиб топган. Амортизаторнинг умумий кўриниши 10.1-расмда келтирилган. Амортизатор шайбалари динамик юкламалардан ташқари мотор оғирлигининг ярми P_д/2, тортув моменти реакцияси R_т ва дастлабки таранглик Р_п ларни ҳам қабул қилади. Дастлабки таранглик амортизаторнинг “очилиши” ни (шайбалардан бирига тушувчи юкламанинг нолгача камайиши ва тирқиш юзага келиши) олдини олиш учун зарур. Бундай ҳолат тортув моментига бўлган реакция пастга йўналган ва мотор оғирлиги билан биргаликда таъсир этиб, дастлабки таранглик эса етарли бўлмаганда устки шайбада юзага келиши мумкин. Бунга йўл қўймаслик учун дастлабки таранглик катталигини қуйидагича қабул қилинади

(10.1)


10.1-расм. Осма амортизаторининг умумий кўриниши
Тортув моменти таъсирида осмада юзага келувчи реакцияни моторга тортув режимида таъсир этувчи кучлар моментларининг мувозанат тенгламасидан аниқлаш мумкин:

. (10.2)

Ҳисобий тортув кучи, илашиш бўйича чекланиш шартидан, максимал қабул қилинади. Ўзгарувчан ток электровозлари учун

бу ерда v – тезлик, км/соат.

Қўзғалиш онида (v = 0 да)

Эркин ҳолатдаги шайбанинг баландлиги h₀=0,06...0,09 м оралиқларда қабул қилинади, шайбанинг кўндаланг кесими ўлчамлари эса мустаҳкамлик шартидан аниқланади.

Амортизатор шайбалари асимметрик цикл бўйича ўзгарувчи юкланиш таъсирида, нисбий деформация ε эса сиқилишнинг чегаравий қийматлари Δh_max да

(10.3)

оралиқда бўлгандаги иш шароитлари учун рухсат этилган кучланиш қуйидагини ташкил этади

[σ] = (3...5)10³ кПа (10.4)

Маълумки, бир килопаскаль кучланиш бир квадрат метрга бир килоньютонга тенг, яъни аввалги техник бирликлар тизимига кўра

[σ ] = 30 ... 50 кг/см².

Шайбанинг ишчи кесими юзасини қуйидагича тахминан ҳисоблаш мумкин

(10.5)
бу ерда 2 коэффициенти дастлабки тарангликнинг тахминий миқдорини, (1-ε) коэффициенти эса шайба сиқилишида кўндаланг кесими юзасининг ўзгаришини ҳисобга олади.

Агар куч кН ларда, кучланиш кПа ларда ўлчанаётган бўлса, юза м² ларда бўлади.

Шайбанинг ички диаметри d_ВН осма болти диаметри бўйича, шайбанинг аксиал сиқилишидаги радиал кенгайиши учун тирқишни ҳисобга олган холда аниқланади
d_BН =d_б+(2...5)10^-3=0,075+(2...5)10^-3 м. (10.6)
Бунда ташқи диаметр кесим юзасини ҳисобга олган қуйидагига тенг

(10.7)
10.2. Амалий иш таркиби
10.2.1. Тортув моменти таъсирида осмада юзага келувчи реакция R_т, кН (10.2) тенглама ёрдамида ҳисоблансин.

10.2.2. Мотор оғирлигининг ярми P_Д/2 аниқлансин, кН (берилган т_к ва т_я қийматлар асосида аниқланади).

10.2.3. Дастлабки таранглик катталиги Р_П (10.1) тенглама ёрдамида ҳисоблансин.

10.2.4. Сиқилишнинг нисбий деформацияси ε аниқлансин ((10.3) бўйича қабул қилинади).

10.2.5. Шайбанинг ишчи кесими юзаси S ҳисоблансин.

10.2.6. Шайбанинг ички d_BH ва ташқи d_H диаметрлари, баландлиги h₀ ҳисоблансин, м.

Амортизаторнинг бикрлигини аниқлаш ва мустаҳкамликка текшириш
Иш мақсади: тортув узатмаси амортизатори бикрлигини аниқлаш ва уни мустаҳкамликка текширишни ўрганиш
11.1. Умумий тушунчалар
Деформация Δh миқдори берилиб, танланган ўлчамлар бўйича шайбанинг тавсифлари аниқланиши мумкин

, (11.1)

бу ерда Е=5·10³ кПа – резинанинг қайишқоқлик модули.

Резина шайбаси учун ўқ бўйича сиқилишида ва резина шайбаси металл шайбалари билан тўлиқ илашишидаги форма коэффициенти

(11.2)

Битта шайбанинг Р(h) тавсифи 11.1-расмда келтирилган. Амортизаторнинг қайишқоқлик тавсифи чизиқли ўзгаради деб фараз қилган холда ҳисоб-китобларни қўйидаги тартибда ўтказиш мумкин. Ҳар бир шайбанинг бикрлиги юкламаларнинг бирча диапазонларида битта дастлабки таранглик Р=Р_П таъсиридаги каби деб қабул қиламиз. Бу холда (15) дан дастлабки сиқилиш Δh=a катталигини аниқлаш мумкин:

. (11.3)

Шайбаларнинг дастлабки сиқилиши катталигига мувофиқ уларнинг бикрликлари (Н/м):

. (11.4)

11.1-расм. Битта шайбанинг Р(Δh) тавсифи

Осмага тушувчи юкламанинг ўзгаришида шайбалар жамланмасининг умумий баландлиги ўзгармайди, битта шайбанинг баландлигининг ортиши эса бошқасининг баландлигини камайишига тенг, яъни шайбаларнинг деформацияларининг катталиги бир хил. Иккита шайба ўзаро параллел уланган қайишқоқ элементлардек ишлайди ва амортизаторнинг бикрлиги қуйидагига тенг

Ж=2Ж₁ (11.5)

Берилган ташқи ишчи юкламада (Р_Р=Р_П)

пастки шайба сиқилади, усткиси эса қуйидаги катталикка чўзилади

.

Бу холда пастки ва устки шайбаларнинг тўлиқ деформацияси:

Δh_I=a-Δh_Р;

Δh_II=a+Δh_Р (11.6)

Юкламалар эса мос равишда:

Р_Р=Р_II –Р_I;

Р_I=Р_II –Ж_I Δh_Р;

Р_II=Р_II +Ж_I Δh_Р.

Амортизатор очилиб кетмаслиги учун қуйидаги шарт бажарилиши лозим:

Δh≥0.

Қабул қилинган дастлабки таранглик миқдори учун ушбу шарт бажарилади.

Шайбаларнинг мустаҳкамлиги таъминланиши учун қуйидаги шарт бажарилиши керак:

σ_II<[σ]

ёки

. (11.7)

Агар бу шарт бажарилмаса дастлабки таранглик ва шайба диаметри рухсат этилган чегараларда камайтирилади.

Пастки ва устки шайбаларнинг ташқи юклама Р_Р мос ишчи нуқталари 11.1-расмдаги тавсифда I ва II нуқталари сифатида кўрсатилган.
11.2. Амалий иш таркиби
11.2.1. Дастлабки сиқилиш катталиги а аниқлансин, м (11.2, 11.3).

11.2.2. Битта шайбанинг ж_I (11.4) ва амортизаторнинг бикрликлари ж аниқлансин, Н/м (11.5).

11.2.3. Ишчи юклама таъсирида пастки ва устки шайбаларнинг деформациялари Δh_I , Δh_II аниқлансин (11.6).

11.2.4. Ишчи юклама таъсирида пастки ва устки шайбаларнинг баландликлари аниқлансин.

11.2.5. Устки ва пастки шайбаларнинг юкламалари аниқлансин.

11.2.6. Пастки шайбага таъсир этувчи кучланиш катталиги текширилсин (11.7). Агар кучланиш рухсат этилган мақдордан катта бўлса дастлабки таранглик камайтирилсин (амортизаторнинг очилиб кетишини истисно қилган холда) ёки шайбанинг ишчи кесими катталаштирилсин ва ҳисоблашлар такрорлансин.

11.2.7. Ҳисоблар якунлангандан сўнг 11.1-расмда ж катталиги кўрсатилсин.

11.2.8. Шайбанинг тавсифлари масштабда 11.1-расмдаги каби тасвирлансин ва унда пастки ва устки шайбаларнинг ишчи нуқталари кўрсатилсин.