Турнікет

1. Турнікет, що містить верхню раму, нижня поверхня якої у вертикальній поздовжній площині виконана із похилими робочими гранями, спряженими із горизонтальною робочою гранню, проміжну раму, верхня поверхня якої виконана із похилими та горизонтальною робочими гранями для взаємодії із нижньою поверхнею верхньої рами, та жорстко закріплену на платформі нижню раму, з'єднану із проміжною рамою шкворнем, який відрізняється тим, що спряження між горизонтальними і похилими робочими гранями відповідних поверхонь верхньої і проміжної рам виконано у вигляді циліндричних поверхонь із поперечно розташованою горизонтальною твірною і розташова U 2 (19) 1 3 терства шляхів сполучення (ЦНДІ МШС) («Технические условия погрузки и крепления грузов». - М.: Транспорт, 1990. Глава 10, стор.339-340), який складається з верхньої рами, до якої закріплюють вантаж, проміжної і нижньої рам, з'єднаних шкворнем. Нижню раму жорстко закріплено відносно стійкових гнізд залізничної платформи. Як проміжна, так і верхня рами мають безпосередньо спряжені між собою свої горизонтальні та похилі ділянки (грані) ковзання для взаємодії під час зіткнення вагонів на етапах сортувальних та маневрових робіт, найбільш небезпечних з точки зору рівня поздовжніх інерційних сил. Зазначений турнікет є перевернутою «зверху вниз» копією аналога (див. А. С. №569470), який був модернізований авторами з метою уникнення накопичення води, пилу тощо в «кориті» нижньої рами (опорної балки). Тому головними його недоліками є ті ж самі недоліки, про які йшлося вище. В основу корисної моделі було покладено задачу створення турнікету для закріплення довгомірних конструкцій на залізничній платформі або на зчепі платформ: шляхом плавного демпфірування поздовжніх інерційних сил ударного типу забезпечити якість вантажів на стадії транспортування залізницею. Поставлена задача вирішується тим, що у турнікеті для транспортування довгомірних вантажів на зчепі залізничних платформ, який складається з верхньої рами, нижня поверхня якої у вертикальній поздовжній площині виконана із похилими робочими гранями, спряженими із горизонтальною робочою гранню, проміжну раму, верхня поверхня якої виконана із похилими та горизонтальною робочими гранями для взаємодії із нижньою поверхнею верхньої рами, та жорстко закріплену на платформі нижню раму, з'єднану із проміжною рамою шкворнем, згідно корисної моделі, спряження між горизонтальними і похилими робочими гранями відповідних поверхонь верхньої і проміжної рам виконано у вигляді циліндричних поверхонь із поперечно розташованою горизонтальною твірною і розташованою у вертикальній поздовжній площині напрямною кривою, яка описується таким рівнянням: y x a3 x 3 a 4 x 4 a5 x 5 , 10 y 0 4k 7k 15 y 0 де ; ; a3 a4 x3 x2 x3 x4 0 0 0 0 6 y 0 3k ; a5 x5 x4 0 0 k - тангенс кута нахилу похилих граней верхньої та проміжної рам турнікету; х0 - величина проекції кривої спряження на вісь ОХ; у0 - величина проекції кривої спряження на вісь OY. При цьому радіуси кривини напрямних кривих циліндричних поверхонь спряження проміжної рами є меншими за радіуси кривини напрямних кривих циліндричних поверхонь спряження верхньої рами у кожній точці контакту зазначених поверхонь. 49168 4 Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним технічним результатом полягає в наступному. Перша ознака винаходу, пов'язана з формою кривої спряження між горизонтальною і похилими гранями як на нижній поверхні верхньої рами, так і на верхній поверхні проміжної рами, дозволяє якісно змінити весь процес динамічного навантаження на транспортовану довгомірну конструкцію при поздовжніх поштовхах під час маневровосортувальних робіт. Це випливає з того, що перехід від взаємодії горизонтальних ділянок верхньої та проміжної рам до взаємодії циліндричних поверхонь спряження, а також від взаємодії циліндричних поверхонь спряження до взаємодії похилих ділянок цих же рам у відповідних точках спряження відбувається плавно за рахунок спеціального вибору форми напрямної кривої спряження саме у точках спряження зазначених ділянок. Вибір форми напрямної кривої спряження здійснювався із умови рівності нулю інерційних сил у зазначених точках, що знімає питання про виникнення ударних явищ під час екстремальних режимів руху поїздів. Це пояснюється тим, що плавна взаємодія відповідних циліндричних поверхонь спряження забезпечує таке ж саме плавне демпфірування поздовжніх динамічних навантажень на транспортовану конструкцію при поздовжніх поштовхах високої інтенсивності. В свою чергу, плавне демпфірування поздовжніх динамічних навантажень на транспортовану конструкцію забезпечує її якість на стадії транспортування залізницею. Друга ознака винаходу, пов'язана із співвідношенням радіусів кривини напрямних кривих спряження на верхній поверхні проміжної рами і нижній поверхні верхньої рами, дозволяє забезпечити процес нормального функціонування турнікету. Покажемо, як здійснюється розміщення і закріплення вантажу на прикладі зчепу з двох залізничних платформ з використанням запропонованого пристрою. На малюнку Фіг.1 показано загальний вид зчепу з двох платформ, завантажених довгомірною конструкцією, яку закріплено за допомогою запропонованих пристроїв - турнікетів; на Фіг.2 - вузол І Фіг.1; на Фіг.3 - графіки функцій кривих спряження горизонтальної та похилих робочих ділянок (граней) верхньої і проміжної рам для випадку, коли точки А і R співпадають (початок підняття). Турнікет містить нерухому нижню раму 1, з'єднану шворнем 2 із проміжною рамою 3. Верхня поверхня проміжної рами 3 виконана у вигляді спряжених між собою горизонтальної 4 і похилих 5 ділянок за допомогою циліндричних ділянок 6. Зазначена поверхня проміжної рами 3 контактує з нижньою поверхнею рухомої верхньої рами 7 по відповідних горизонтальній 8, похилих 9 та циліндричних 10 ділянках. Нерухому раму 1 жорстко закріплюють відносно підлоги платформи 11. Вантаж 12 розміщено на верхній рамі 7. Форму циліндричних ділянок верхніх та нижніх поверхонь рам 3 і 7 відповідно визначаємо за наступними залежностями. 5 49168 Почнемо з циліндричних ділянок спряження верхньої рами (для проміжної рами міркування аналогічні). Звернімося до малюнку на Фіг.3, де точка А точка спряження горизонтальної та криволінійної ділянок верхньої рами; точка В - точка спряження криволінійної і похилої ділянок верхньої рами; кут нахилу похилих ділянок верхньої рами; х0 величина проекції на вісь ОХ кривої спряження АВ верхньої рами; у0 - величина проекції на вісь OY кривої спряження АВ верхньої рами. Ставиться задача - знайти таку плавну криву у(х), яка б мала наступні властивості: I. Для точки А: 1) у точці спряження А горизонтальна ділянка і крива спряження повинні мати однакові ординати, тобто при х=0 повинно бути у=0; 2) вертикальна проекція w швидкості v верхньої рами у точці А повинна бути однаковою для двох ділянок спряження. Для горизонтальної діляdy нки маємо w v , звідки для циліндричної діdx лянки у точці А дістаємо другу умову: при х=0 поdy винно бути 0; dx 3) у точці спряження А зазначених ділянок веy ртикальна проекція сили інерції F повинна бути in однаковою для обох ділянок. Для першої ділянки y маємо F 0 ; отже, для циліндричної ділянки in дістаємо таку умову: при x=0 повинно бути d2 y 0. dx 2 II. Нехай відрізок ВС (Фіг.2) похилої грані верхньої рами належить прямій у=kх+b, де k=tg . Тоді для точки В аналогічно дістаємо три наступних умови: 4) у(хо)=yо, dy 5) tg k; dx x x 0 6) d2 y d 2 kx b dx 2 0; dx 2 x x x x0 0 На основі шести вищенаведених умов (1) - (6) побудуємо аналітичну залежність кривої як функцію х. Представимо цю залежність у(х) у вигляді полінома п'ятого степеня з невідомими коефіцієнтами a i , i yx 0,5 : a0 a1x a2 x 2 a3 x 3 a4x 4 a5 x 5 . a Знайдемо невідомі коефіцієнти i , використовуючи умови (1) - (6). На основі умов (1) - (3) маємо: a 0 a1 a 2 0 . З використанням умов (4) – (6) дістанемо: 6 10 y 0 7k 15 y 0 4k ; ; a4 3 2 x x x3 x4 0 0 0 0 6y 0 3k ; a5 5 x x4 0 0 Отже, залежність у(х) має такий вигляд: a3 yx 10y 0 x3 0 4k 3 x x2 0 7k x3 0 15y 0 4 x x4 0 6y 0 x5 0 3k 5 . x x4 0 Для проміжної рами аналітична залежність yx будується у такий же спосіб, але з тою від мінністю, що величини x 0 і y 0 для неї обирають меншими порівняно із відповідними величинами х0 і у0 для верхньої рами. Це необхідно для того, щоби радіуси кривини кривої спряження горизонтальної та похилих ділянок верхньої поверхні проміжної рами були меншими за радіуси кривини кривої спряження горизонтальної та похилих ділянок нижньої поверхні верхньої рами у кожній точці їх взаємодії (дотику). У динаміці турнікет спрацьовує наступним чином. Під дією малих поздовжніх інерційних сил верхня рама 7 своєю горизонтальною гранню (ділянкою) 8 ковзає вздовж горизонтальної грані 4 проміжної рами 3. У випадку виникнення значних повздовжніх інерційних сил (наприклад, при маневрово-сортувальних операціях) верхня рама 7 своєю циліндричною поверхнею спряження 10 увійде у контакт з відповідною циліндричною поверхнею спряження 6 проміжної рами 3. При цьому взаємодія цих циліндричних поверхонь відбудеться без ударів, плавно, через те, що їх форму було обрано із умови рівності нулю інерційних сил у точці А як для горизонтальної ділянки, так і для кривої спряження (умова 3). Із збільшенням взаємних переміщень верхньої 7 і проміжної 3 рам рух по циліндричних ділянках спряження закінчиться і почнеться взаємодія похилих граней 9 і 5 відповідних рам. Перехід від руху по циліндричних поверхнях до руху по похилих гранях відбувається плавно, без розриву похідних аж до другого порядку включно, що випливає із умов знаходження аналітичної залежності кривої спряження у точці В. В результаті кінетична енергія вантажу під час удару (поштовху) частково перетворюється у його потенціальну енергію при піднятті по циліндричних та похилих гранях відповідних рам турнікету. Інша частина кінетичної енергії витрачається на сухе тертя між відповідними ділянками проміжної та верхньої рам турнікету. По закінченні процесу плавного демпфірування ударного імпульсу закінчується підняття вантажу 12 і рухома верхня рама 7 під дією потенціальної енергії маси вантажу 12 повертається у вихідне положення, що забезпечує готовність турнікета до нормального функціонування під час нових поштовхів залізничних платформ. 7 Таким чином, запропонована ознака дозволяє отримати очікуваний технічний результат: шляхом плавного демпфірування поздовжніх інерційних 49168 8 сил ударного типу забезпечити якість вантажів на стадії транспортування залізницею. 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 49168 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601