Самоустанавливающийся виброрыхлитель

 

Использование: для механизации и интенсификации выгрузки смерзшихся грузов из открытого подвижного состава, преимущественно вязкопластичных грузов с платформ и думпкаров. Сущность изобретения: виброрыхлитель содержит плиту 1 с по меньшей мере пятью штырями, один из которых (штырь 2) расположен в центре плиты 1 и имеет двутавровое сечение, а четыре других (штыри 5) имеют прямоугольное сечение, размещены диагонально и симметрично относительно штыря 2, свободный конец которого расположен ниже ограничивающей длину штырей 3 плоскости I - I. На плите 1 смонтирован вибровозбудитель с дебалансным валом 6, на концах которого установлены со смещением относительно друг друга на угол 90дебалансы 7 и 8. При этом продольная ось двутаврового сечения штыря 2 размещена перпендикулярно оси дебалансного вала 6, проходящей через центр масс. Для навешивания на крюк крана устройство имеет подпружиненную подвеску 9. Под действием продольных, крутильных и угловых колебаний осуществляется интенсивное рыхление смерзшегося груза без потери устойчивости и заклинивания устройства. 2 ил.

Изобретение относится к механизации и интенсификации выгрузки смерзшихся грузов из открытого подвижного состава, преимущественно вязкопластичных грузов с платформ и думпкаров.

Известно вибрационное устройство для рыхления смерзшихся грузов в полувагонах, содержащее снабженный направляющей рамой рабочий орган, выполненный в виде плиты с вертикально расположенными штырями, и дебалансный вибровозбудитель направленного действия, жестко связанный с плитой.

Недостатком такого устройства является сообщение штырям рабочего органа вертикальных (одномерных) колебаний, в результате чего груз испытывает деформации одноосного сжатия, характеризующиеся повышенной енергоемкостью.

Известно также самоустанавливающееся вибрационное устройство для рыхления смерзшихся грузов в полувагонах, на платформах и думпкарах, принятое за прототип, содержащее рабочий орган, выполненный в виде плиты, на которой закреплены по меньшей мере пять штырей, один из которых, расположенный в центре, имеет крестообразное сечение, а другие имеют прямоугольное сечение и размещены в сечении по диагоналям, проходящим через центральный штырь на одинаковом расстоянии от него, причем продольные оси прямоугольных в сечении штырей расположены на указанных диагоналях, и одновальный дебалансный вибровозбудитель, ось вала которого проходит через центр масс устройства, а дебалансы на валу установлены синфазно (без углового смещения относительно друг друга).

Недостатком данного устройства является повышенная энергоемкость рыхления, обусловленная синфазным расположением дебалансов на валу вибровозбудителя, что приводит к сообщению штырям рабочего органа симметричных колебаний, которые эффективны лишь при рыхлении слабосмерзшихся грузов и действуют в одной плоскости, вызывая в грузе деформации одноосного сжатия.

Цель изобретения - снижение энергоемкости путем сообщения устройству пространственных колебаний.

Эта цель достигается тем, что самоустанавливающийся виброрыхлитель, содержащий плиту, на которой закреплены горизонтальный приводной вал с дебалансами и по меньшей мере пять штырей, один из которых, расположенный в центре, образован вертикальной пластиной, расположенной перпендикулярно оси дебалансного вала, и жестко связанной с ней поперечной вертикальной пластиной, а другие штыри выполнены в сечении прямоугольными и размещены в плане по диагоналям, снабжен дополнительной поперечной вертикальной пластиной, образуя с последней и указанной поперечной вертикальной пластиной двутавровый профиль штыря, свободный конец которого расположен ниже плоскости, проходящей через концы других штырей, а дебалансы установлены со смещением на 90^о относительно друг друга.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Самоустанавливающийся виброрыхлитель состоит из рабочего органа, содержащего плиту 1, снабженную по меньшей мере пятью штырями, один из которых 2 расположен в центре и выполнен в виде вертикальной пластины с клиновидным концом 3, образующей с жестко связанными с ней поперечными вертикальными пластинами 4 двутавровый профиль, а другие штыри 5 выполнены в сечении прямоугольными и расположены в плане по диагоналям и симметрично относительно штыря 2, имеющего свободный конец 0, размещенный ниже плоскости I-I, проходящей через концы штырей 5, на величину Н, характеризуемую предельной глубиной при статическом погружении штыря 2. На плите 1 смонтирован горизонтальный приводной вал 6, вибровозбудитель, на концах которого установлены со смещением относительно друг друга на угол γ = 90^о дебалансы 7 и 8. При этом вертикальная пластина 3 штыря 2 расположена перпендикулярно оси дебалансного вала 6, проходящей через центр масс С. Для взаимодействия с горизонтальным органом устройство имеет подпружиненную подвеску 9.

Самоустанавливающийся виброрыхлитель работает следующим образом.

С помощью подвески 9 подъемным механизмом (не показан) виброрыхлитель опускают штырем 2 на груз, который благодаря концентрации нагрузки на этом штыре, внедряется в массив под действием собственного веса.

Устойчивость устройства в начальный момент обеспечивается погружением конца штыря 2 до упора штырей 5 в груз, выполняющих одновременно функции рыхлящего инструмента и направляющих. После включения вибровозбудителя дебалансы 7 и 8 за счет ортогонального расположения на валу 6, вращаясь с угловой скоростью ω, генерирует вынуждающую силу с амплитудой Р_о, которая в течение одного периода создает две составляющие Р_z(t) = P_osin ωt и P_x(t)cos ωt. При этом вертикальная составляющая Р_z(t), суммируясь с силой тяжести устройства, способствует вертикальному погружению в массив груза, создавая в нем нормальные напряжения сжатия и одновременно с этим трансформирует круговой момент М_х(t) = P_z(t) ˙a_y относительно оси Х на плече а_у (где а_у - расстояние от центра масс С до плоскостей дебалансов), а составляющая Р_х(t) - момент M_z(t) = P_x(t) ˙a_y относительно оси Z. Благодаря этому устройству, помимо вертикальных, сообщаются пространственные колебания: крутильные относительно оси Z и поперечные (угловые) относительно оси Х, действие которых сводится к раскрытию трещин, что особенно важно при рыхлении вязкопластичных грузов, росту кинетики их образования и созданию отрывных усилий, вследствие чего снижается энергоемкость рыхления, в процессе которого груз испытывает сложное напряженное состояние (деформации сжатия, изгиба, сдвига). При этом затраты энергии на разрушение смерзшегося груза путем приложения к нему объемных нагрузок существенно меньше, чем при одноосном нагружении.

Под действием собственного веса и результирующих колебаний рабочего органа штыри 2 и 5 внедряются в массив груза, разрыхляя его на всю глубину, и погружаются до тех пор, пока опорная поверхность не ляжет на груз. После этого виброрыхлитель поднимают и переставляют на неразрыхленную часть груза, повторяя рабочие циклы до полного рыхления всего массива. Во время работы устройства подпружиненная подвеска 9 обеспечивает виброизоляцию подъемного механизма, а штырь 2, имеющий двутавровый профиль, пластина 3 которого снабжена клиновидным концом, а боковые пластины 4 являются концентраторами напряжений в грузе, и удлиненную, по сравнению со штырями 5, рабочую часть, выполняет функции направляющего элемента и позволяет снизить в начальный момент лобовое сопротивление груза.

Применение предлагаемого виброрыхлителя с относительным смещением дебалансов 7 и 8 на валу со сдвигом на 90^о и размещением вертикальной пластины 3 двутаврового профиля центрального штыря 2 перпендикулярно оси дебалансного вала 6 обеспечивает снижение энергоемкости рыхления груза за счет сообщения устройству пространственных колебаний, реализующих приложение нагрузки к монолиту по различным периодически меняющимся направлениям, вследствие чего увеличивается вероятность воздействия на груз в направлении, наиболее благоприятном для его разрушения, и исключается возможность заклинивания штырей при рыхлении вязкопластичных грузов.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1744016, кл. В 65 G 67/24, 1991.

Формула изобретения

САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ ВИБРОРЫХЛИТЕЛЬ, содержащий плиту, на которой закреплены горизонтальный приводной вал с дебалансами и по меньшей мере пять штырей, один из которых, расположенный в центре, образован вертикальной пластиной, расположенной перпендикулярно оси дебалансного вала и жестко связанной с ней поперечной вертикальной пластиной, а другие штыри выполнены в сечении прямоугольными и размещены в плане по диагоналям, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости путем сообщения устройству пространственных колебаний, оно снабжено дополнительной поперечной вертикальной пластиной, жестко связанной с вертикальной пластиной, образуя с последней и поперечной вертикальной пластиной двутавровый профиль штыря, свободный конец которого расположен ниже плоскости, проходящей через концы других штырей, а дебалансы установлены со смещением на 90^o относительно друг друга.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2