Вибрационное устройство для обработки смерзшихся материалов

 

Использование: для механизации и интенсификации выгрузки смерзшихся грузов из открытого подвижного состава, преимущественно с платформ, думпкаров и из полувагонов. Сущность изобретения: устройство содержит раму 1, несущую по меньшей мере два симметрично расположенных относительно вертикальной оси вибровозбудителя 6, оси которых расположены скрещенно, по меньшей мере один рабочий орган 2 и связанную пружинами 3 пригрузочную плиту 4, соединенную с подвеской 5. Рабочий орган 2 выполнен в виде волновода звуковых резонансных колебаний и представляет собой упругую цилиндрическую оболочку замкнутой прорезью, нарезанной по спирали, длина средней окружности витка которой кратна длине волны. Поперечное сечение опорного витка имеет форму клина 7 с вершиной, обращенной в сторону груза. Боковые грани пригруза снабжены пазами, охватывающими установленные на плите упоры. Контактные поверхности пазов снабжены сменными упругими элементами, выполненными, например, в виде резиновых прокладок. Под действием винтовых колебаний и напорного усилия статической пригрузки штырь ввинчивается в смерзшийся груз, заполняя внутреннюю полость, и после отделения керна от массива груза осуществляется его экскавация. 4 ил.

Изобретение относится к механизации и интенсификации обработки смерзшихся материалов и может быть использовано для выгрузки смерзшихся грузов из открытого подвижного состава, преимущественно из полувагонов, платформ и думпкаров.

Известно вибрационное устройство для рыхления смерзшихся грузов на платформах и думпкарах, навешиваемое на крюк крана и содержащее рабочий орган с штырями, выполненный в виде многогранной призмы, имеющей ребро, обращенное вниз и над ним расположенный дебалансный вибровозбудитель, а штыри, смонтированные на ее гранях, выполнены разной длины и направлены по радиусам.

Такие устройства недостаточно эффективны из-за повышенной энергоемкости рыхления вследствие лобового сопротивления внедрению штырей за счет создания под их концами уплотненного ядра (пробки) значительного объема, ограниченного опорной площадью штырей.

Известно также вибрационное устройство для рыхления смерзшихся грузов в полувагонах, навешиваемое на крюк крана с помощью подвески, соединенной с подпружиненным в вертикальной плоскости пригрузом, и содержащее направленную раму, в которой установлен с возможностью вертикального перемещения вдоль нее рабочий орган, выполненный в виде плиты с рыхлящими штырями, и жестко связанный с плитой вибровозбудитель направленного действия.

В дополнение к указанным недостаткам это устройство имеет направляющую раму, которая усложняет конструкцию.

Наиболее близким к заявленному является устройство для образования протаянных скважин в мерзлых и вечномерзлых грунтах, включающее паровые иглы, жестко смонтированные в открытом снизу корпусе, поперечное сечение которого выполнено соответствующим поперечному сечению скважины, трубопровод и распределительное устройство.

Недостатком такого устройства является ограниченные его функциональные возможности, обусловленные необходимостью наличия теплоносителя и источника тепла, а также невозможность экскавации смерзшегося материала, отделенного от массива, в место складирования или непосредственно в транспортное средство.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем обеспечения рыхления материала и снижения энергоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что вибрационное устройство для обработки смерзшихся материалов, содержащее раму с по меньшей мере двумя симметрично расположенными относительно вертикальной оси дебалансными вибровозбудителями и установленными соосно указанной оси рабочим органом, образованным цилиндрической оболочкой, нижняя часть которой выполнена в виде клина для взаимодействия острием с материалом, снабжено упруго связанной с указанной рамой пригрузочной плитой с подвеской для грузоподъемного органа и с выполненными на боковых гранях вертикальными пазами со сменными упругими элементами, охватывающими упоры, которые смонтированы на раме для ограничения перемещения пригрузочной плиты в горизонтальной плоскости, причем в указанной цилиндрической оболочке выполнена замкнутая спиральная прорезь, а оси вибровозбудителей расположены скрещенно.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 схема действия на рабочий орган вынуждающих сил.

Вибрационное устройство для обработки смерзшихся материалов содержит раму 1 с рабочим органом 2. На раму 1 посредством пружин 3 опирается пригрузочная плита 4, с которой соединена подвеска 5 для грузоподъемного органа. С рамой 1 жестко связан вибропривод, состоящий по меньшей мере из двух дебалансных самосинхронизирующихся вибровозбудителей 6, оси которых расположены скрещено и симметрично относительно вертикальной оси ОY рабочего органа 2 на расстоянии а, причем плоскости вращения дебалансов наклонены к горизонтальной плоскости под углом α Рабочий орган 2 выполнен в виде волновода, трансформирующего энергию звуковых колебаний резонансной полуволновой частоты, и образован упругой цилиндрической оболочкой с замкнутой спиральной прорезью, длина средней окружности которой кратна длине волны звука в материале витка спирали. Нижняя часть этой цилиндрической оболочки выполнена в виде клина 7 для взаимодействия с обрабатываемым смеpзшимся материалом. Боковые грани пригрузочной плиты 4 снабжены пазами 8 со сменными упругими элементами 9, выполненными, например, из резины и охватывающими упоры 10, которые смонтированы на раме 1 для ограничения перемещения пригрузочной плиты в горизонтальной плоскости.

Вибрационное устройство работает следующим образом.

Грузоподъемным органом устройство поднимается за подвеску 5 и опускается на смерзшийся материал нижней частью цилиндрической оболочкой рабочего органа 2. При включении вибропривода каждый из вибровозбудителей 6, вращающихся с угловой скоростью ω генерирует центробежную силу с амплитудой Р_о, лежащую в плоскости вращения дебалансов, проекции которой Р_оcos ω t взаимно уравновешиваются, а проекции P_osin ω t создают вертикальную составляющую P_Y P_osin ω t sin α и горизонтальную составляющую P_x P_osinω t cosα Равнодействующая вертикальных проекций образует вертикально направленную (вдоль оси OY) вынуждающую силу Р ±= 2Р_Y, а сумма горизонтальных проекций, действующих на плече а, создает вынуждающий момент М± 2P_xa, вызывающий колебания рабочего органа 2 вокруг оси OY. При этом частота продольных колебаний (вдоль оси OY) рабочего органа 2 соответствует частоте вынуждающей силы, а частота крутильных колебаний в 5-10 раз выше частоты вынуждающей силы, что способствует увеличению скорости внедрения рабочего органа в смерзшийся материал за счет снижения сил бокового сопротивления, благодаря сосредоточению энергии колебаний на витках цилиндрической оболочки и снижению ее рассеяния в массиве всего материала. Под действием этих переменных силовых факторов и статического действия пригрузочной плиты 4 рабочий орган 2, прорезая смерзшийся материал тонкими стенками 7, имеющими клиновидное сечение, ввинчивается в него, сводя к минимуму лобовое сопротивление за счет навинчивания "пробки" на витки спирали, которая заполняет внутреннюю полость цилиндрической оболочки. Так как частота крутильных колебаний существенно превышает частоту продольных (вертикальных) колебаний, то увеличивается скорость внедрения, а при заполнении внутренней полости оболочки 2 смерзшимся материалом до упора в раму 1 под действием касательных нагрузок происходит отрыв "пробки" возле опорного витка от массива материала. После этого устройство поднимается и осуществляется его разгрузка под действием собственного веса "пробки" и винтовых колебаний рабочего органа 2. При этом "пробка" вывинчивается и освобождается внутренняя полость оболочки. Далее краном устройство снова опускают на смерзшийся материал и циклы повторяют до полной разгрузки вагона. Поскольку пружины 3 позволяют виброизолировать от продольных колебаний подвеску 5, то установка и удержание устройства на смерзшемся материале при его крене производятся при включенном виброприводе, что позволяет сократить время цикла и повысить производительность. Кроме того, упоры 10, взаимодействующие с упругими элементами 9, уcтановленными в пазах 8, выполняют функции динамических гасителей крутильных колебаний, ограничивая перемещение пригрузочной плиты 4 в горизонтальной плоскости и снижая, тем самым передачу их на кран.

Применение предложенного устройства позволяет осуществлять забор обрабатываемого материала рабочим органом 2 большого диаметра без существенного повышения мощности, массы и габаритов устройства, благодаря чему снижается энергоемкость и повышается эффективность и производительность.

Формула изобретения

ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СМЕРЗШИХСЯ МАТЕРИАЛОВ, содержащее раму с по меньшей мере двумя симметричными относительно вертикальной оси дебалансными вибровозбудителями и установленным соосно с указанной осью рабочим органом, образованным цилиндрической оболочкой, нижняя часть которой в сечении выполнена в виде клина для взаимодействия острием с материалом, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения рыхления материала, повышения эффективности и снижения энергоемкости, оно снабжено упруго связанной с рамой пригрузочной плитой с подвеской для грузоподъемного органа и с выполненными на боковых гранях вертикальными пазами со сменными упругими элементами, охватывающими упоры, которые смонтированы на раме для ограничения перемещения пригрузочной плиты в горизонтальной плоскости, причем в цилиндрической оболочке выполнена замкнутая спиральная прорезь, а оси вибровозбудителей скрещены.

РИСУНКИ

Рисунок 1