Устройство для дозированной выгрузки балласта

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в бункерных вагонах для транспортирования сыпучих грузов. Устройство для дозированной выгрузки балласта содержит бункер с разгрузочными люками, перекрываемыми крышками 3, закрепленными на валах 4. Тяга привода 5 одним концом крепится к крышке ниже места соединения вала с крышкой на расстоянии не менее 0,7 высоты крышки. Угол между осью тяги привода и линией, соединяющей точку крепления тяги привода к крышке с осью ее поворота не менее 60° и не более 75° при закрытой крышке. В бункере установлен защитный экран, местоположение которого относительно стенок бункера обеспечивает поступление в единицу времени балласта в пространство под защитным экраном бункера не меньше, чем оно истекает через проем разгрузочного люка. Изобретение упрощает конструкцию, снижает нагрузки на привод и уменьшает металлоемкость. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для дозированной выгрузки балласта и может быть использовано в вагонах бункерного типа.

Известно устройство дозированной выгрузки балласта смонтированное на раме бункерного вагона, состоящее из пневмоцилиндра, при помощи рычагов и тяг соединенного с крышками разгрузочных люков бункера (SU 1614994 А1, B 61 D 7/26, 23.12.1990 г.).

Известно устройство дозированной выгрузки балласта, состоящее из пневмоцилиндра, при помощи рычагов, тяг и приводного вала соединенного с крышками разгрузочных люков бункерного вагона (SU 1309999 A1, B 61 D 7/26, 15.05.1987 г.).

Известен бункерный вагон, содержащий раму, опирающуюся на ходовые тележки, кузов, установленный на раме и имеющий в нижней части бункеры с внешними разгрузочными люками, крышки разгрузочных люков, закрепленные на бункерах, и устройства для открывания и закрывания крышек разгрузочных люков, смонтированные на раме, каждое из которых включает в себя привод, соединенный посредством рычага с валом, расположенным вдоль вагона, и дополнительные рычаги, одними концами прикрепленные к валу (RU 2033358 C1, B 61 D 7/06, 20.04.1995 г.).

Недостатком этих устройств является сложность конструкции и необходимость прикладывать значительные усилия на привод, что фактически исключает возможность осуществлять ручное открытие и закрытие крышек и требует установки пневмо- или гидропривода.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства для дозированной выгрузки балласта, снижение потребной для открытия крышек мощности на приводе крышек, уменьшение металлоемкости конструкции устройства.

Для достижения этого технического результата в устройстве для дозированной выгрузки балласта, содержащем бункер с разгрузочными люками, перекрываемыми крышками, имеющими привод, тяга привода одним концом крепится к крышке на расстоянии от центра вала или оси, на которых устанавливается крышка, не менее 0,7 высоты крышки, а угол между осью тяги и линией соединяющей точку крепления тяги привода к крышке с точкой крепления крышки с осью ее поворота при закрытой крышке не менее 60° и не более 90°. То есть точка приложения усилия привода на крышку по отношению к точке крепления крышки к оси поворота располагается на расстоянии не менее 0,7 высоты крышки, а тяга устанавливается под оптимальным (в переделах 60°-90°) углом к поперечной оси крышки. Нагрузка на привод уменьшается также из за того, что, расстояние от оси вращения вала крышки до нижней кромки крышки целесообразно сделать не менее 1,0 и не более 1,2 ширины проема разгрузочного люка.

Форма крышки может быть любая, но наиболее эффективна крышка, выполненная в виде обечайки цилиндра. В этом случае под высотой крышки понимаем радиус окружности сечения цилиндра. При этом оси шарниров крепления тяг привода к крышке и оси крепления этой крышки на соответствующем бункере расположены в одной плоскости, проходящей через поперечную ось крышки, которую для лучшего запирания можно сделать отклоненной от вертикали на острый угол (оптимальнее, не более 30°) при взаимодействии крышки с соответствующим упором, установленным на бункере. Для того чтобы в обечайке крышки при закрытой крышке не скапливалась вода, в обечайке выполнены сливные отверстия. Для усиления конструкции крышки на ней устанавливают ребра жесткости, а кромки обечайки усиливают, обвязывая по периметру кромок, например, прутком или уголком. При этом профиль кромки крышки может иметь любую, в том числе криволинейную, форму.

На фиг.1 изображено устройство дозированной выгрузки балласта при закрытом положении крышки. На фиг.2 - то же, вид сбоку. При этом крышка разгрузочного люка располагается вдоль продольной оси бункера. Однако крышку можно расположить и поперек оси бункера.

Устройство содержит бункер 1 с проемом разгрузочного люка 2, перекрываемые поворотными крышками 3, выполненными в виде части обечайки цилиндра, направленными выпуклой стороной вниз и закрепленными на валах 4, проходящих через бункер, или осях, установленных на бункере, причем оси могут быть закреплены и вне бункера, например, на хребтовой балке вагона или на выносных кронштейнах. Оси шарниров крепления тяг привода 5 на крышке 3 расположены на расстоянии друг от друга "F" от оси крепления и оси крепления крышки 3 на бункере 1 не менее высоты крышки. А если крышка выполнена в виде обечайки цилиндра, то ее высота равна "R" - радиуса окружности цилиндра. Передаваемое усилие на открытие и закрытие крышки зависит от угла ϕ между осью тяги привода и линией, соединяющей точку крепления крышки к бункеру и точку соединения тяги привода с крышкой, а для данного конструктивного решения центры оси шарнира крепления тяг привода 5 к крышке 3 и центра оси или вала 4.

SINS ϕ определяется отношением F/R. В частности, при ϕ, большем, чем 55° и меньшем, чем 70° для закрытой крышки передаваемое усилие составит порядка 80% от приложенного. Поэтому в транспортном положении при закрытой крышке ось тяги располагается таким образом, что для обеспечения оптимального усилия на открытие крышки угол ϕ не должен быть более 90° и менее 60°. Действительно, усилие, которое необходимо приложить к рычагу, зависит в том числе и от объема и высоты столба щебня, истекающего через проем разгрузочного люка. При ручном способе разгрузке балласта сила, прикладываемая на рычаг, должна быть 16 кГс, а ход длинного плеча рычага не должен превышать 0,6 м (в противном случае потребуется для полного открытия крышки перехватывать руку, т.е. одним перемещением открыть крышку будет нельзя). Ход короткого плеча рычага должен обеспечить полное открытие крышкой проема разгрузочного люка, то есть крышка должна перемещаться на величину N. Поэтому соотношение короткого и длинного плеч рычага должно находиться в пределах 1:3 и 1:4. Взяв соотношение короткого плеча рычага к длинному 1:3,5, получаем увеличение усилия Р до 56 кГс. Усилие вдоль тяги 5 соответственно составит

Р_т=Р*cos(90-ϕ)=Р*SINϕ

При ϕ=90° оно максимальное, т.е в нашем примере 56 кГс, а при ϕ= 60" для нашего примера оно составляет 48 кГс. Ширину проема разгрузочного люка "N" целессообразно сделать меньшей, чем "R". Чем больше "R", а по отношению к нему меньше ширина "N" проема разгрузочного люка или его длина "D" (в зависимости от того, как располагается крышка относительно продольной оси бункера), тем меньше усилие на тяги для открытия и закрытия крышки.

Действительно, и это подтвеждается экпериментально, чем меньше проем разгрузочного люка, а ось поворота крышки по отношению к проему разгрузочного люка расположена выше, тем легче открывать и закрывать крышку, и наоборот. В результате подбора оптимальных сочетаний соотношений размеров проема разгрузочного люка и высоты крышки установлено, что оптимальным является соотношение N (D)\R в пределах 0,8-1,2. В принципе, размеры проема разгрузочного люка могут быть любыми, но в устройствах для дозированной выгрузки балласта наиболее оптимальными являются N не менее 0,25 м и не более 0,6 м, a D не менее 0,25 м и не более 4,0 м. Для того чтобы легко открыть крышку, необходимо, чтобы сила трения F между щебнем и дном крышки должна быть не больше, чем усилие на тяге, деленное на коэффициент трения. Так как сила трения равна нормали силы давления столба щебня на крышку, то несложно получить зависимость между высотой столба щебня (Н) и размерами сечения проема разгрузочного люка, а именно S =F\H*q, где q-плотность балластного материала. Высота Н в конечном счете определяется габаритами транспортного средства, на которое устанавливается устройство распределения балласта, и технологическими особенностями производства работ, в которых устройство задействовано.

Устройство работает следующим образом. Крышки висят на осях, перекрывая проем разгрузочного люка. Привод, который может представлять из себя произвольный набор любых элементов (тяг, рычагов, крепежа, пневмоцилиндров, гидроцилиндров), одним из своих концов шарнирно прикреплен к крышке ниже оси ее крепления к бункеру, а вторым концом может быть выведен на рукоять ручного привода или подсоединен к пневмоцилиндру, закрепленному, например на раме транспортного средства. Приводя в действие привод, крышка открывается или закрывается, освобождая проем разгрузочного люка для истечения балласта.

Кроме этого для дальнейшего снижения нагрузки на привод при открытии и закрытии крышек дозирующего устройства над проемом разгрузочного люка можно установить защитные экраны 6, препятствующие прямому давлению столба щебня на крышки разгрузочного люка. Защитные экраны 6 выполняются, например, в виде уголка вершиной, направленной вверх с углом β ".Чтобы груз не оказывал прямого давления на крышку, ширина защитного экрана "Н", которая в том числе зависит и от угла "β", должна быть больше ширины проема разгрузочного люка "N". Расстояние "С" от нижних кромок экрана до дна разгрузочной крышки подбирается таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить непрерывное истечение балласта из бункера через проем разгрузочного люка, а с другой стороны, обеспечить минимальное давление столба балласта на дно крышки и оптимальное усилие для открытия крышки. Установлено, в том числе и экспериментально, что оптимальным является расположение защитных экранов на расстоянии "С", равном не менее 2 "N"("D") и не более 3 "N" ("D") ширины разгрузочного люка. Размер проема между защитным экраном и стенкой бункера определяется двумя размерами "L" и "В", где "L" измеряется по перпендикуляру к стенке бункера, а "В" - по горизонтали. Чтобы обеспечить свободное истечение балласта из проема разгрузочного люка, необходимо обеспечить, чтобы место крепления защитного экрана в бункере было выбрано из условия того, что количество балласта, поступающее под защитный экран в единицу времени, должно быть такое же или больше, чем истекает из проема разгрузочного люка. Поскольку оптимальным углом наклона стенки бункера по отношению к горизонтали, обеспечивающим полное истечение балласта из бункера под собственным весом, является угол не менее 50°, то расстояние "В" должно составлять 0,7-0,8 "К", где "К" расстояние от нижней кромки защитного экрана до проема разгрузочного люка. При этом расстояние "L" должно быть не менее 0,4 "N" - ширины проема разгрузочного люка и не менее 0,4"D" длины проема разгрузочного люка. Для обеспечения непрерывного истечения балласта из бункера через проем разгрузочного люка, расстояние "С" от нижних кромок защитного экрана 6 до дна разгрузочной крышки 3 должно быть не менее чем две и не более чем три ширины проема люка "N".

Заявленное выполнение устройства дозированной выгрузки обеспечивает оптимальное усилие на открытие и закрытие крышек, причем при определенных размерах бункера позволяет обеспечить ручное закрытие и открытие крышек устройства, позволяет уменьшить металлоемкость конструкции, облегчить монтаж устройства на любом бункерном вагоне, снизить вероятность смерзания балласта, повысить надежность эксплуатации вагона с заявленным устройством.

1. Устройство для дозированной выгрузки балласта, содержащее бункер с разгрузочными люками, перекрываемыми крышками, закрепленными на осях или валу с возможностью поворота приводом и выполненными в виде части обечайки цилиндра, отличающееся тем, что угол между осью тяги привода и линией, соединяющей точку крепления тяги привода к крышке с осью ее поворота, не менее 60° и не более 75° при закрытой крышке, при этом в бункере установлен защитный экран, местоположение которого относительно стенок бункера обеспечивает поступление в единицу времени балласта в пространство под защитным экраном бункера не меньше, чем оно истекает через проем разгрузочного люка.

2. Устройство для дозированной выгрузки балласта по п. 1, отличающееся тем, что тяга привода одним концом крепится к крышке на расстоянии от центра вала или оси не менее 0,7 и не более 0,83 радиуса окружности сечения цилиндра.

3. Устройство для дозированной выгрузки балласта по п. 1, отличающееся тем, что кромки крышек усилены.

4. Устройство для дозированной выгрузки балласта по п. 1, отличающееся тем, что на бункере установлен упор, ограничивающий перемещение крышки.

5. Устройство для дозированной выгрузки балласта по п. 1, отличающееся тем, что крышка крепится на валу или оси выпуклой стороной вниз.

6. Устройство для дозированной выгрузки балласта по п. 1, отличающееся тем, что стенки крышки имеют ребра жесткости.

7. Устройство для дозированной выгрузки балласта по п. 1, отличающееся тем, что кромки крышки имеют криволинейную форму.

8. Устройство для дозированной выгрузки балласта по п. 1, отличающееся тем, что ширина защитного экрана не меньше ширины проема разгрузочного люка.

9. Устройство для дозированной выгрузки балласта по п. 1, отличающееся тем, что длина защитного экрана не меньше длины проема разгрузочного люка.

10.Устройство для дозированной выгрузки балласта по п. 1, отличающееся тем, что крышка имеет сквозные отверстия.