Вибрационное устройство для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов

 

Изобретение предназначено для механизации выгрузки сыпучих грузов из полувагонов. Вибрационное устройство содержит несущую раму с опорными площадками, соединенными поперечной балкой с сосредоточенными по концам массами, снабженными бойками, посредством упругих элементов с образованием двухмассной системы. На опорной площадке неподвижно закреплены одновальные вибровозбудители, оси дебалансных валов которых расположены параллельно и симметрично относительно оси балки. Площадки снабжены наковальнями, центры масс которых размещены на осях, при этом их ось совпадает с линией действия вынуждающей силы P(t) = 2P_osinωt (Р_о - амплитуда вынуждающей силы). Для навешивания на крюк крана устройство снабжено подвеской 9. Технический результат устройства заключается в снижении энергоемкости процесса выгрузки и снижении эксплуатационных затрат. 2 ил.

Изобретение относится к механизации и интенсификации разгрузки транспортных средств и может быть использовано при выгрузке сыпучих слежавшихся и слабо смерзшихся грузов из полувагонов.

Известна накладная вибромашина для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов [1] , содержащая несущую раму с параллельными опорными балками для передачи колебаний верхней обвязки кузова полувагона, установленный на виброизолированной раме двигатель, связанный посредством клиноременной передачи с дебалансным вибровозбудителем, выполненным в виде массивного тела с отдельным корпусом, центр масс которого расположен на проходящей через центр масс несущей рамы вертикальной оси, которая перпендикулярна оси вращения дебалансного вала, ориентированного параллельно опорным балкам, связанным между собой жесткой поперечной платформой, имеющей форму трапеции с наибольшей высотой под вибровозбудителем и с наименьшей высотой в месте присоединения опорных балок, образуя Н-образную форму в плане для несущей рамы, у которой боковые стенки выполнены в виде жестко соединенного с платформой и опорными балками сегмента.

Недостатком данной конструкции является ее сложность, обусловленная наличием раздельного привода, вынесенного на виброизолированную раму, снабженную механизмом натяжения ремней клиноременной передачи и упругими опорами, а также наличием избыточных связей в элементах несущей рамы (опорные балки имеют замкнутое коробчатое сечение, боковые стенки - форму сегмента, поперечная платформа - пластины, соединяющие наклонные поверхности трапецеидальной формы поперечной платформы), которые вызывают увеличение металлоемкости, характеризуемой отношением α = W/F (где W, F - момент сопротивления и площадь сечения элементов несущей рамы). В свою очередь, сложность конструкции приводит к снижению ресурса долговечности и эффективности работы машины в целом из-за диссипации энергии в клиноременной передаче и упругих элементах виброизолированной рамы.

Известно вибрационное устройство для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов [2] , содержащее для передачи колебаний кузову через верхнюю обвязку несущую раму с опорными площадками, на одной из которых закреплен самосинхронизирующийся вибровозбудитель, генерирующий вертикально направленную вынуждающую силу, а другая площадка соединена поперечной балкой, ориентированной параллельно осям дебалансных валов вибровозбудителя, причем упомянутая поперечная балка снабжена шарниром. Это устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства является малая эффективность, которая обусловлена тем, что, во-первых, вибровозбудитель генерирует симметричную вынуждающую силу, сообщающую кузову гармонические колебания, энергии которых, ввиду симметрии амплитуд, оказывается недостаточно для разрушения прочных связей между частицами груза, и, во-вторых, вибровозбудитель передает колебания только одной из стенок кузова, которые рассеиваются при конструкционном демпфировании элементов кузова и в самом грузе, а также из-за внутренних потерь в шарнирной связи поперечной балки устройства, вследствие чего интенсивность истечения груза со стороны стенки кузова, противоположной той, над которой установлен вибровозбудитель, резко падает, снижая тем самым производительность разгрузки полувагона.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении эффективности без увеличения мощности привода.

Сущность изобретения заключается в том, что в вибрационном устройстве, содержащем для передачи колебаний кузову через верхнюю обвязку несущую раму с опорными площадками, на одной из которых закреплены, по меньшей мере два самосинхронизирующихся одновальных вибровозбудителя, генерирующих вертикально направленную вынуждающую силу, а другая площадка соединена поперечной балкой, ориентированной параллельно осям дебелансных валов вибровозбудителей, указанная поперечная балка выполнена за одно целое с сосредоточенными по концам массами, снабженными бойками для взаимодействия с наковальнями, смонтированными на каждой из опорных площадок, с которыми сосредоточенные массы связаны посредством упругих элементов с возможностью образования двухмассной системы и реализации околорезонансного режима динамически направленных колебаний указанной поперечной балки, совмещающей функции несущего элемента рамы и реактивной массы, при этом линии действия вынуждающей силы и импульса силы проходят через центры масс опорных площадок.

На фиг. 1 схематично изображено вибрационное устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1. Вибрационное устройство состоит из несущей рамы 1 с опорными площадками 2 и 3, соединенными двухопорной поперечной балкой 4 с сосредоточенными по концам массами, снабженными бойками 5, которая посредством упругих элементов 6 кинематически связана с площадками 2 и 3, образуя двухмассную систему, у которой m₁>m₂ (где m₁ и m₂ - суммарные массы опорных площадок и поперечной балки соответственно), общий центр масс О балки 4 совпадает с центром жесткости, а m₂ выбирается из условия реализации околорезонансного режима колебаний: m₂= K/ω²₀ (здесь К - суммарная жесткость упругих элементов 6; ω₀≈ ω - круговая частота собственных и вынужденных колебаний). На опорной площадке 2 неподвижно закреплены по меньшей мере два одновальных самосинхронизирующихся вибровозбудителя 7, оси дебалансных валов которых расположены параллельно и симметрично относительно продольной оси О₁O₂ балки 4. Площадки 2 и 3 снабжены наковальнями 8 для взаимодействия с бойками 5, центры масс которых размещены на осях O_1Z и 0_2Z, при этом ось О_1Z совпадает с линией действия вынуждающей силы. Для навешивания на крюк крана устройство снабжено подвеской 9.

Вибрационное устройство работает следующим образом.

При разгрузке полувагона с помощью подвески 9 краном (не показан) устройство опорными площадками 2 и 3 устанавливают на верхнюю обвязку противоположных стенок кузова 10. При включении вибровозбудителей 7 генерируется вертикально направленная вынуждающая сила P(t) = 2P_osinωt (P_o - амплитуда вынуждающей силы одного вибровозбудителя), которая через опорную площадку 2 и упругие элементы 6 сообщает вынужденные колебания балке 4 с амплитудой вертикальных перемещений в установившемся режиме, равной a_Z1= a_Z2= 2P₀/K, и частотой ω₀, близкой к частоте вынуждающей силы ω₀. Балка 4 совершает плоскопараллельные стабильные колебания на упругих элементах 6 в околорезонансной зоне вдоль оси O_Z, не зависящие от изменения массы выгружаемого груза. При движении балки 4 вверх пружины 6 растягиваются, образуя между бойками 5 и наковальнями 8 зазор, а при движении балки 4 вниз пружины 6 сжимаются и бойки 5 периодически (с периодом, равным или кратным периоду вынуждающей силы) ударяют по наковальням 8, сообщая через опорные площадки 2 и 3 кузову вагона импульс силы, направленной вниз. Возникающие асимметричные колебания Z₂(t) накладываются на симметричные колебания Z₁(t), обусловливая общую асимметрию результирующих колебаний Z(t)= Z₁(t)+Z₂(t), направленную вниз, в сторону разгрузки, обеспечивают безотрывный от верхней обвязки кузова режим работы виброустройства и вызывают более мощное воздействие на груз, достаточное для разрушения более прочных связей между частицами, благодаря чему повышается эффективность выгрузки не только сыпучих, но и слежавшихся и слабо смерзшихся грузов без увеличения приводной мощности. Под действием асимметричных колебаний, генерируемых балкой 4 при ударах бойков 5 по наковальне 8, груз переходит в псевдожиженное состояние и, приобретая свойства текучести, высыпается интенсивно с обеих сторон кузова через открытые люки. После окончания разгрузки устройство поднимают и переставляют на следующий вагон.

Таким образом, эффективность устройства повышается путем использования той части энергии колебаний, составляющие амплитудного спектра которых направлены вверх от положения равновесия для создания асимметричных колебаний, возникающих под действием ударных импульсов, сообщаемых бойками 5 балки 4, упруго установленной на опорных площадках 2 и 3 и совмещающей одновременно функции несущего элемента рамы 1, соединяющего между собой площадки 2 и 3, и реактивной (инерционной) массы с бойками 5, генерирующей динанаправленные колебания, которые позволяют увеличить интенсивность разгрузки вагона с обеих сторон, так как при плоскопараллельном движении балки 4 импульсы силы передаются одновременно площадкам 2 и 3 и коэффициент передачи колебаний непосредственно грузу возрастает.

Применение предлагаемого устройства, выполненного в виде двухмассной системы, рационально в энергетическом и ресурсосберегающем отношении, поскольку позволяет снизить энерго- и металлоемкость как самого устройства, так и энергоемкость технологического процесса (разгрузки) за счет реализации околорезонансного режима динамически направленных колебаний, стимулирующих повышение скорости транспортирования груза, при разгрузке вагона, а следовательно, снизить эксплуатационные затраты.

Источники информации 1. Патент РФ 2094353, М. кл. В 65 G 67/24, 1997 г. , Бюлл. 30.

2. Авторское свидетельство СССР 766995, М. кл. В 65 G 67/24, 1960. Бюл. 36 - прототип.

Формула изобретения

Вибрационное устройство для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов, содержащее несущую раму с опорными площадками для передачи колебаний кузову через верхнюю обвязку, на одной из которых закреплены по меньшей мере два самосинхронизирующихся одновальных вибровозбудителя, генерирующих вертикально направленную вынуждающую силу, а другая площадка соединена поперечной балкой, ориентированной параллельно осям дебалансных валов вибровозбудителей, отличающееся тем, что указанная поперечная балка выполнена за одно целое с сосредоточенными по концам массами, снабженными бойками для взаимодействия с наковальнями, смонтированными на каждой из опорных площадок, с которыми сосредоточенные массы связаны посредством упругих элементов с возможностью образования двухмассной системы и реализации околорезонансного режима динамически направленных колебаний указанной поперечной балки, совмещающей функции несущего элемента рамы и реактивной массы, при этом линии действия вынуждающей силы и импульса силы проходят через центры масс опорных площадок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2