Накладная вибрационная машина для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для механизации выгрузки сыпучих, слежавшихся и слабосмерзшихся грузов. Накладная вибрационная машина содержит несущую раму, выполненную в плане Н-образной формы в виде параллельных опорных балок, связанных между собой поперечной платформой трапецеидальной формы, во внутренней полости которой находится самосинхронизирующийся двухвальный вибровозбудитель. Концы опорных балок связаны с поперечной платформой посредством дополнительных балок. Также во внутренних полостях опорных балок расположены реактивные массы, снабженные ударниками и наковальнями. Технический результат заключается в повышении эффективности выгрузки сыпучих и слабосмерзшихся грузов из полувагонов, а также снижении габаритных размеров машины. 2 ил.

Изобретение относится к механизации разгрузки транспортных средств и может быть использовано при выгрузке сыпучих, слежавшихся и слабосмерзшихся грузов из полувагонов.

Известна накладная вибрационная машина для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов, содержащая опорные балки, связанные между собой жесткой поперечной платформой, образуя Н-образную форму в плане для несущей рамы, на которой неподвижно установлен вибровозбудитель, причем последний выполнен в виде массивного тела с отдельным корпусом, при этом центр масс вибровозбудителя расположен на проходящей через центр масс несущей рамы вертикальной оси, которая перпендикулярна оси вращения дебалансного вала указанного вибровозбудителя, которая в свою очередь ориентирована параллельно опорным балкам, а кинематическая связь выполнена в виде клиноременной передачи, кроме того указанная поперечная платформа выполнена переменного сечения, имеющего форму трапеции, с наибольшей высотой под вибровозбудителем, а с наименьшей - в местах соединения указанных опорных балок, причем для исключения упругих связанных колебаний концы поперечной платформы с наименьшей высотой жестко связаны с опорными балками боковыми стенками в виде сегмента [1].

Недостатком данной вибромашины является увеличенные размеры по высоте, что создает ограничение использования вибромашины в крытых помещениях, а также малая эффективность при разгрузке слежавшихся и слабосмерзшихся сыпучих грузов, кроме того знакопеременные нагрузки в местах жесткого соединения поперечной балки с опорными балками создают повышенные напряжения, что приводит к снижению срока эксплуатации вибромашины.

Также известна накладная вибрационная машина для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов, содержащая несущую раму для передачи колебаний верхней обвязке кузова полувагона, выполненную в плане Н-образной в виде параллельных опорных балок, связанных между собой поперечной платформой переменного сечения, имеющего форму трапеции с наименьшей высотой в местах соединения с указанными опорными балками и с наибольшей высотой под дебалансным вибровозбудителем, неподвижно установленным на указанной платформе и выполненным в виде массивного тела с отдельным корпусом, центр масс которого расположен на проходящей через центр масс несущей рамы вертикальной оси, перпендикулярной оси вращения дебалансного вала, которая ориентирована параллельно опорным балкам, и смонтированный на виброизолированной раме двигатель, связанный посредством клиноременной передачи с дебалансным валом вибровозбудителя, причем боковые стенки платформы выполнены в виде выпуклого параболического сегмента [2].

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа.

Недостатком известной вибромашины является увеличенный габарит ее по высоте, обусловленный расположением по вертикали центра масс вибровозбудителя над центром масс несущей рамы, а также повышенный уровень циклической нагруженности элементов несущей рамы, вызванный действием знакопеременного момента, возникающего из-за наличия плеча, равного расстоянию между центрами масс вибровозбудителя и несущей рамы и создаваемого горизонтальной составляющей круговой вынуждающей силы, генерируемой вибровозбудителем. Все это, во-первых, затрудняет эксплуатацию этих машин при разгрузке полувагонов в крытых помещениях на эстакадах и повышенных путях в комплексе с кранами, высота подъема которых из-за стесненных условий оказывается недостаточной, и, во-вторых, приводит к снижению долговечности несущей рамы, поперечная платформа которой имеет незамкнутое сечение, что снижает ее жесткость, а следовательно, и передачу колебаний кузову из-за местных деформаций элементов несущей рамы. Помимо этого, энергии сообщаемых кузову вагона гармонических колебаний, генерируемых вибровозбудителем, ввиду симметрии амплитуд, оказывается недостаточно для разрушения прочных связей между частицами слежавшегося и слабосмерзшегося груза, что обусловливает снижение эффективности. Кроме того, наличие виброизолированной рамы с вынесенным двигателем и промежуточной передачей усложняет конструкцию вибромашины.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение габаритных размеров, увеличение долговечности работы вибромашины и повышение эффективности выгрузки сыпучих, слежавшихся и слабосмерзшихся грузов из полувагонов.

Это достигается тем, что корпус самосинхронизирующегося двухвального вибровозбудителя со встроенными в него двигателями и дебалансными валами установлен внутри поперечной платформы в месте ее большего сечения, жестко соединенной с серединами опорных балок, концы которых, в свою очередь, жестко соединены с поперечной платформой дополнительными балками, образующими жесткие смежные треугольники с квазивершинами. Кроме того, во внутренних полостях сборных балок на пружинах установлены по меньшей мере 4 реактивные массы, содержащие ударники и наковальни.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в накладной вибрационной машине для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов, содержащей несущую раму для передачи колебаний верхней обвязке кузова полувагона, выполненную в плане Н-образной в виде параллельных опорных балок, связанных между собой поперечной платформой переменного сечения, имеющей форму трапеции с наименьшей высотой в местах соединения с указанными опорными балками, самосинхронизирующийся двухвальный дебалансный вибровозбудитель, выполненный в виде массивного тела, центр масс которого расположен на проходящей через центр масс несущей рамы вертикальной оси, перпендикулярной осям вращения дебалансных валов, которые ориентированы параллельно опорным балкам, корпус вибровозбудителя со встроенными в него двигателями и дебалансными валами выполнен в виде составной части указанной поперечной, с замкнутым профилем платформы и расположен в сечении с наибольшей высотой, а плоскость с осями вращения дебалансных валов проходит через центр масс несущей рамы, концы опорных балок которой жестко соединены с поперечной платформой посредством дополнительных балок, сходящихся к боковым стенкам поперечной платформы с образованием жестких смежных треугольников с квазивершинами, расположенными в плоскости действия результирующей вертикально направленной вынуждающей силы, проходящей через общий центр масс, причем дополнительные балки выполнены также в форме трапеции с замкнутым поперечным сечением, каждая из высот которой соответствует высоте в местах сопряжения с поперечной платформой и опорными балками, имеющими образное сечение и выполненными в виде горизонтальных площадок с вертикальными стенками, расположенными по периметру и образующими открытые полости, внутри которых расположены симметрично относительно поперечной платформы по меньшей мере четыре реактивные массы с ударниками для взаимодействия с наковальнями, закрепленными на горизонтальных площадках опорных балок, с которыми реактивные массы кинематически связаны посредством упругих элементов с возможностью реализации околорезонансного режима колебаний указанных реактивных масс и периодического соударения ударника с наковальней, при этом линия действия главного вектора импульса силы также проходит через общий центр масс машины.

На фиг. 1 схематично изображена накладная вибромашина, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Накладная вибромашина состоит из несущей рамы, выполненной в плане Н-образной в виде параллельных опорных балок 1, связанных между собой жесткой поперечной платформой 2 переменного замкнутого сечения, имеющего форму трапеции. Внутри поперечной платформы 2, в сечении с наибольшей высотой расположен выполненный в виде составной части поперечной платформы корпус самосинхронизирующегося двухвального вибровозбудителя 3 со встроенными в него двигателями и дебалансными валами. Концы поперечной платформы 2 с наименьшей высотой жестко связаны с серединами опорных балок 1, а концы опорных балок 1, в свою очередь, жестко соединены с поперечной платформой 2 имеющими также форму трапеции с замкнутым сечением дополнительными балками 4, сходящимися к боковым стенкам в местах с наибольшей высотой поперечной платформы 2 и образующими жесткие смежные треугольники с квазивершинами О₁ и О₂, расположенными в проходящей через общий центр масс О вертикальной плоскости П₁-П₁ действия результирующей прямолинейно направленной вынуждающей силы P_I(t) = 2P₀sinωt с амплитудой Р_о и круговой частотой ω, генерируемыми вибровозбудителем 3, оси вращения О₁-О₁ и О₂-О₂ которого ориентированы параллельно опорным балкам 1.

Опорные балки 1 имеют сечение и выполнены в виде горизонтальных площадок 5 с вертикальными стенками, расположенными по периметру и образующими открытые полости, внутри которых на пружинах 6 установлены по меньшей мере четыре реактивные массы 7, содержащие в нижней части ударники 8, расположенные от общего центра масс О на одинаковых расстояниях l_x и l_y. На площадках 5 под каждым из ударников 8 закреплена наковальня 9. С помощью пружин 6, жесткость С_z которых выбирается из условия реализации околорезонансного режима колебаний реактивных масс 7, между ударником 8 и наковальней 9 устанавливается нулевой или отрицательный зазор. Для навешивания на крюк крана несущая рама 1 снабжена подвеской 10.

Накладная вибрационная машина работает следующим образом.

При разгрузке полувагона с помощью подвески 10 краном (не показан) машину устанавливают опорными балками 1 на верхнюю обвязку кузова 11. При включении вибровозбудителя, дебалансные валы, вращаясь в противоположные стороны, генерируют вертикально направленную вынуждающую силу Р₁(t), которая через поперечную платформу 2, дополнительные балки 4 и опорные балки 1 сообщает вынужденные колебания реактивным массам 7 с амплитудой a_z=Р₁/С_z и частотой ω, близкой к собственной частоте (где m - реактивная масса).

При этом реактивные массы 7 совершают на пружинах 6 стабильные колебания в околорезонансной зоне вдоль вертикальных осей, не зависящие от изменения массы выгружаемого груза. При движении реактивных масс вверх пружины 6 растягиваются, образуя между ударником 8 и наковальней 9 положительный зазор, и ударник периодически (с периодом, равным или кратным периоду вынуждающей силы) ударяет по наковальне 9, сообщая импульс силы Р₂(t), направленный вниз. Возникающие асимметричные колебания ₂(t) накладываются на симметричные колебания Z₁(t), обусловливая общую асимметрию результирующих колебаний Z(t)= Z₁(t)+Z₂(t), направленную вниз - в сторону разгрузки, и вызывают без увеличения мощности привода 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 слабосмерзшихся грузов. Так как центры масс О_z1-О_z4 отстоят от общего центра масс О на одинаковых расстояниях, то главный вектор импульса силы (t) также проходит через центр О. Этим самым исключаются потери на рассеяние энергии, связанные с возникновением "паразитных" колебаний, оказывающих деструктивное влияние как на конструкцию машины, так и вагона. Создаваемые реактивными массами 7 динамически направленные колебания через площадки 5 непосредственно передаются кузову, и груз, приобретая свойства текучести, высыпается интенсивно с обеих сторон вагона через открытые крышки люков. После окончания разгрузки вибромашину поднимают краном и переставляют на следующий вагон.

Так как центр масс несущей рамы совпадает с центром масс вибровозбудителя и центром жесткости, а линия действия вынуждающей силы и главного импульса силы проходят также через общий центр масс, то уменьшается габарит машины по высоте и исключается действие избыточного знакопеременного момента. При этом силовой поток от вибровозбудителя 3 посредством дополнительных балок 4 замыкается на опорных балках 1 практически без потерь, а реализация динамически направленных колебаний в околорезонансном режиме стимулирует повышение скорости транспортирования груза при разгрузке вагона, а следовательно, способствует повышению производительности без увеличения мощности привода.

Применение предлагаемой вибрационной машины, рациональной в динамическом и энергетическом отношении, позволяет повысить эффективность при снижении энергоемкости процесса, улучшить условия эксплуатации за счет уменьшения габарита по высоте и за счет упрощения конструкции путем исключения виброизолированной рамы и промежуточной передачи.

Источники информации 1. Патент РФ 2094353, МПК 6 В 65 G 67/24.

2. Патент РФ 2004353, МПК 6 В 65 G 67/24, прототип.

Формула изобретения

Накладная вибрационная машина для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов, содержащая несущую раму для передачи колебаний верхней обвязке кузова полувагона, выполненную в плане Н-образной в виде параллельных опорных балок, связанных между собой поперечной платформой переменного сечения, имеющей форму трапеции с наименьшей высотой в местах соединения с указанными опорными балками, самосинхронизирующийся двухвальный дебалансный вибровозбудитель, выполненный в виде массивного тела, центр масс которого расположен на проходящей через центр масс несущей рамы вертикальной оси, перпендикулярной осям вращения дебалансных валов, которые ориентированы параллельно опорным балкам, отличающаяся тем, что корпус вибровозбудителя со встроенным в него двигателями и дебалансными валами выполнен в виде составной части указанной поперечной, с замкнутым профилем платформы и расположен в сечении с наибольшей высотой, а плоскость с осями вращения дебалансных валов проходит через центр масс несущей рамы, концы опорных балок которой жестко соединены с поперечной платформой посредством дополнительных балок, сходящихся к боковым стенкам поперечной платформы с образованием жестких смежных треугольников с квазивершинами, расположенными в плоскости действия результирующей вертикально направленной вынуждающей силы, проходящей через общий центр масс, причем дополнительные балки выполнены также в форме трапеции с замкнутым поперечным сечением, каждая из высот которой соответствует высоте в местах сопряжения с поперечной платформой и с опорными балками, имеющими образное сечение и выполненными в виде горизонтальных площадок с вертикальными стенками, расположенными по периметру и образующими открытые полости, внутри которых расположены симметрично относительно поперечной платформы по меньшей мере четыре реактивные массы с ударниками для взаимодействия с наковальнями, закрепленными на горизонтальных площадках опорных балок, с которыми реактивные массы кинематически связаны посредством упругих элементов с возможностью реализации околорезонансного режима колебаний указанных реактивных масс и периодического соударения ударника с наковальней, при этом линия действия главного вектора импульса силы также проходит через общий центр масс машины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2