Спосіб розміщення та закріплення довгомірних вантажів на зчепі залізничних платформ

Реферат: Спосіб розміщення та закріплення довгомірних вантажів на зчепі залізничних платформ, у якому використовують два опорних турнікети, розміщених симетрично відносно вертикальної поперечної площини, яка проходить через середину міжопорної відстані довгомірного вантажу, та демпфірувальні елементи, встановлені у вузлах зчеплення платформ зчепу, причому кожен турнікет має рухому верхню частину, на якій закріплюється один з кінців довгомірного вантажу, і нерухому нижню частину, яка жорстко закріплюється відносно підлоги платформи. Перед розміщенням і закріпленням вантажу верхні рухомі частини кожного з турнікетів зміщують у сторону вузла зчеплення платформ на величину, що дорівнює половині величини деформації всіх демпфірувальних елементів, розташованих між платформами зчепу. UA 122786 U (12) UA 122786 U UA 122786 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі транспортування вантажів залізницею і може бути використана для перевезення довгомірних вантажів. Відомий аналог (Патент № 49217 від 26.04.2010 р., бюл. № 8), в якому спосіб розміщення та закріплення довгомірних залізобетонних конструкцій на зчепі двох залізничних платформ реалізований за допомогою двох опорних вузлів-турнікетів, розміщених симетрично відносно вертикальної поперечної площини, яка проходить через середину міжопорної відстані залізобетонної конструкції, та декількох демпфірувальних елементів залізничних платформ, встановлених у вузлах зчеплення платформ. При цьому кожен турнікет має верхню рухому частину, жорстко приєднану до вантажу (до залізобетонної конструкції) та нижню нерухому частину, жорстко приєднану до підлоги залізничної платформи. Недоліком відомого аналога є те, що все динамічне навантаження від транспортованого вантажу (залізобетонної конструкції) під час зіткнень зчепу із залізничним складом, що формується на сортувальних гірках, припадає на передню (по ходу зіткнення) платформу. Такий несиметричний розподіл динамічних навантажень на залізничні платформи є неприпустимим, бо зазначене перевантаження передньої (по ходу зіткнення) платформи зчепу і недонавантаження задньої призводить до швидкого руйнування спочатку демпфірувальних елементів у вузлі зчеплення передньої залізничної платформи, її хребтової балки, а потім і всієї передньої платформи. Найбільш близьким аналогом є (Патент № 62397 від 25.08.2011 р., бюл. № 16) спосіб розміщення і закріплення важковагових залізобетонних конструкцій із застосуванням клиноподібних пристроїв-турнікетів з рухомими верхніми частинами і демфірувальних елементів, встановлених у вузлах зчеплення залізничних платформ, який включає розміщення і закріплення довгомірного вантажу на пристроях-турнікетах. Недоліком відомого аналога є те, що все динамічне навантаження від транспортованого вантажу під час зіткнень зчепу двох залізничних платформ із залізничним составом, що формується, припадає на передню (по ходу зіткнення) платформу. Крім цього цей спосіб був розроблений і призначений для транспортування довгомірних залізобетонних конструкцій залізницею, які мають специфічні властивості стосовно міцності і надійності роботи при навантаженнях типу розтягнення. Разом з тим існує значна частина інших типів довгомірних вантажів, які не "бояться" такого типу навантажень. Наприклад пакети довгомірних лісоматеріалів (утворені із суцільних стовбурів дерев) або довгомірні металеві конструкції пакети рейок або труб, кранові конструкції, різного роду металевий прокат (швелер, тавр, двотавр, кутник, арматура тощо), металеві мостові балки, - дуже добре працюють на розтягнення. Тому довгомірні вантажі такого типу не вимагають зазначеного способу розміщення і закріплення на залізничних платформах, при якому утримуючим турнікетом є турнікет, розміщений саме на передній по ходу зіткнення залізничній платформі. В основу корисної моделі поставлена задача, враховуючи недоліки аналогів, створити новий спосіб розміщення та закріплення довгомірних вантажів на зчепі залізничних платформ, який забезпечить цілісність вантажів та залізничних платформ на стадії транспортування залізницею за рахунок значного зменшення динамічних навантажень на залізничні платформи зчепу і транспортований вантаж. Поставлена задача вирішується тим, що кожну з двох платформ зчепу оснащують спеціально встановленим на її підлозі рухомим турнікетом з можливістю вільного переміщення його верхньої частини разом із вантажем відносно платформ зчепу, що забезпечить зменшення динамічних навантажень на залізничні платформи зчепу і транспортований вантаж. У способі розміщення та закріплення довгомірних вантажів на зчепі двох залізничних платформ, використовують два опорних турнікети, розміщені симетрично відносно вертикальної поперечної площини, яка проходить через середину міжопорної відстані довгомірного вантажу, та демпфірувальні елементи, встановлені у вузлах зчеплення залізничних платформ, причому кожен турнікет має рухому верхню частину, на якій закріплюють один з кінців довгомірного вантажу, і нерухому нижню частину, яку жорстко закріплюють відносно підлоги платформи, в якому, згідно з корисною моделлю, перед розміщенням і закріпленням вантажу верхні рухомі частини кожного з турнікетів зміщують в сторону вузла зчеплення платформ на величину, що дорівнює половині величини деформації всіх демпфірувальних елементів, розташованих між платформами зчепу. Запропонований спосіб (порівняно із аналогом) дозволяє змінити весь процес динамічного навантаження на залізничні платформи і транспортований вантаж при поздовжніх поштовхах в протилежному напрямку. Спочатку покажемо, що якщо довгомірний вантаж розмістити і закріпити згідно із запропонованим способом, то утримуючим завжди буде задній (по ходу руху зчепу платформ) опорний турнікет. Це пояснюється тим, що при дії на довгомірний вантаж 1 UA 122786 U  Fin 5 10 15 20 25 30 35 40 45 інерційної сили першим вичерпує свій вільний хід величиною Δ (який дорівнює 0,5 величини деформації внутрішніх демпфірувальних елементів зчепу) верхня рухома частина заднього (по ходу руху зчепу платформ) турнікету. В той же час на передньому (по ходу руху зчепу платформ) турнікеті верхня рухома його частина не вибирає свого вільного ходу величною 3Δ, бо він спеціально вибраний втричі більшим, ніж вільний хід верхньої рухомої частини на задньому турнікеті. Після того, як буде вичерпаний вільний хід рухомої частини заднього турнікета, стопор (або шкворінь) верхньої рухомої частини турнікета упирається в обмежувач відносного руху нижньої нерухомої частини цього ж турнікету. Отже, виявляється, що довгомірний вантаж закріплений за задній свій кінець (по ходу руху зчепу платформ). Після цього одразу включиться у віброзахисний процес - пара внутрішніх демпфірувальних елементів зчепу, яка першою почне сприймати і поглинати енергію динамічного навантаження від рухомого довгомірного вантажу. Далі це зменшене навантаження через хребтові балки залізничних платформ зчепу передається на передню (зовнішню) пару демпфірувальних елементів, яка остаточно поглинає залишок цього зменшеного навантаження. Таким чином, нами доведено, що запропонований спосіб, пов'язаний із попереднім зміщенням верхніх рухомих частин турнікетів у сторону вузла зчеплення платформ на величин Δ, що дорівнює половині величини деформації всіх внутрішніх демпфірувальних елементів зчепу, дає можливість зняти значну частину динамічного навантаження з передньої платформи і розподілити його рівномірно по обох платформах зчепу та їхніх демпфірувальних елементах. Це, в свою чергу, забезпечує збереження цілісності вантажів та залізничних платформ на стадії транспортування залізницею. Покажемо, як здійснюється розміщення і закріплення довгомірного вантажу на зчепі двох залізничних платформ з використанням запропонованого способу. Перед розміщенням довгомірного вантажу на зчепі з двох залізничних платформ, оснащених відповідними демпфірувальними елементами та обладнаних рухомими турнікетами, верхню рухому частину кожного турнікета зміщують по нижній частині так, щоби після цього величина її вільного поздовжнього ходу у напрямку від середини зчепу платформ дорівнювала полуторній (3Δ), а в напрямку середини зчепу - половині (Δ) максимальної односторонньої (стискання чи розтягування) деформації двох демпфірувальних елементів, розміщених між платформами зчепу. Верхня рухома частина кожного з турнікетів оснащена обмежувачем (шворнем) поздовжнього її зміщення відносно нижньої нерухомої частини відповідного турнікета. Далі довгомірний вантаж закріплюють на верхніх рухомих частинах кожного з турнікетів із врахуванням вимоги забезпечення вільного проходження зчепом сортувальних гірок і залізничних кривих. В процесі руху зчепу платформ відстань між торцями сусідніх платформ може змінюватись в залежності від деформації демпфірувальних елементів, розташованих між платформами зчепу, і дорівнює L±2Δ. Величина ходу Δ верхньої рухомої частини по нижній нерухомій частині кожного турнікета в сторону вузла зчеплення платформ конструктивно необхідна для компенсації максимальної деформації (величиною 2Δ) при можливому розтягненні середніх (внутрішніх) демпфірувальних елементів в процесі руху зчепу в складі залізничного поїзду. Завдяки цьому виключається можливість передачі тягового зусилля в демпфірувальних елементах поїзда через транспортований вантаж. Тепер проаналізуємо динаміку зчепу, завантаженого у відповідності із запропонованим способом. Розглянемо процес формування поїздів на будь-якій сортувальній станції. Нехай напрям удару зчепу у залізничний состав (поїзд), що формується на сортувальній станції, задано вектором швидкості  V0 , який напрямлений горизонтально зліва направо. При цьому  M V0 довгомірний вантаж масою M має певну величину вхідної кінетичної енергії:  Fiн 50 55 2 2 . Крім цього в ньому виникає поздовжня інерційна сила , яка прикладена до центра його мас і примушує вантаж при такому ударі здійснювати відносний рух вздовж платформ зчепу зліва направо. Детально розглянемо вплив відносного руху довгомірного вантажу на динамічний стан кожної з платформ зчепу. Проаналізуємо зміщення довгомірного вантажу на задньому (по ходу руху) турнікеті. Це зміщення відбувається у напрямку вузла зчеплення платформ на максимальну величину Δ з одночасним вичерпуванням повного ходу верхньої рухомої частини цього турнікета по нижній в зазначеному напрямку. Це призведе до того, що першим у силову взаємодію з обмежувачем рухомої частини вступає упор нижньої нерухомої частини турнікета, розміщеного на задній по 2 UA 122786 U  Fутр ходу руху платформі зчепу. При цьому в зазначеному упорі розвивається сила , яка за модулем дорівнює модулю інерційної сили, що діє на вантаж, але має протилежний напрям:   Fутр  Fін 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55   Fутр  Fін і . На передньому (по ходу руху) турнікеті поздовжнє відносне зміщення вантажу відбувається в напрямку від вузла зчеплення платформ на ту ж величину Δ. В результаті цього зміщення верхня рухома частина турнікета, закріпленого на передній платформі, розташується посередині нижньої його частини. При цьому обмежувач руху (шкворінь) верхньої рухомої частини переднього турнікету не зможе вступити у взаємодію з упором нижньої нерухомої частини цього турнікета, оскільки до нього ще залишається відстань величиною 2Δ. Ця залишкова відстань дорівнює максимальній деформації двох демпфірувальних елементів вузла зчеплення платформ і вибрана як раз для того, щоби у випадку максимальної деформації цих елементів виключити взаємний дотик обмежувача верхньої рухомої частини і упора нижньої нерухомої частини переднього турнікета. Таким чином основна частина динамічного навантаження (порівняно зі способом-прототипом) знімається з передньої платформи. При цьому поглинання вхідної кінетичної енергії вантажу здійснюється за рахунок: 1) безповоротного розсіювання значної її частини у демпфірувальних елементах вузлів зчеплення платформ під час коливальних процесів платформ після зіткнення зчепу; 2) безповоротного витрачання на роботу сил сухого тертя, які виникають при взаємодії (відносному ковзанні) верхніх рухомих і нижніх нерухомих частин турнікетів; 3) ударної взаємодії обмежувача верхньої рухомої частини і упора нижньої нерухомої частини "заднього" турнікета (якщо відбувається зіткнення зчепу зі значною кінетичною енергією). Тепер прослідкуємо траєкторію проходження силової хвилі, обумовленої динамічним впливом довгомірного вантажу на платформи зчепу. Отже, силова хвиля від упора на задній платформі зчепу передається через нижню нерухому частину "заднього" турнікета на хребтову балку задньої ж платформи. Тут хребтова балка "працює" як великий пружний елемент (з великим коефіцієнтом жорсткості) і передає далі цю силову хвилю на внутрішні демпфірувальні елементи у вузлі зчеплення платформ. Після цього вони включаються в роботу, поглинаючи і розсіюючи значну частину вхідної кінетичної енергії силової хвилі. Залишок енергії цієї силової хвилі сприймає і передає далі, як пружний елемент зі значним коефіцієнтом жорсткості, хребтова балка передньої по ходу зіткнення платформи зчепу. І, насамкінець, останніми включаються в роботу по поглинанню залишку енергії силової хвилі, породженої саме відносним рухом довгомірного вантажу, два зовнішні демпфірувальні елементи, один з яких належить передній платформі зчепу, а другий - платформі залізничного поїзда, з якою здійснюється зіткнення зчепу, завантаженого довгомірним вантажем. Аналогічні динамічні процеси відбуваються при ударі зчепу платформ у протилежному напрямку (справа наліво), тільки несучим (утримуючим) в цьому випадку вже буде турнікет, що розташований справа від вузла зчеплення платформ. Таким чином, при ударі зчепу платформ у будь-якому напрямку несучим (утримуючим) буде дальній відносно точки зіткнення турнікет. Розміщення і закріплення довгомірного вантажу на зчепі залізничних платформ, виконане у відповідності до запропонованого способу, забезпечить цілісність вантажів та залізничних платформ на стадії транспортування залізницею за рахунок значного зменшення динамічних навантажень на залізничні платформи зчепу і транспортований вантаж. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб розміщення та закріплення довгомірних вантажів на зчепі залізничних платформ, у якому використовують два опорних турнікети, розміщених симетрично відносно вертикальної поперечної площини, яка проходить через середину міжопорної відстані довгомірного вантажу, та демпфірувальні елементи, встановлені у вузлах зчеплення платформ зчепу, причому кожен турнікет має рухому верхню частину, на якій закріплюється один з кінців довгомірного вантажу, і нерухому нижню частину, яка жорстко закріплюється відносно підлоги платформи, який відрізняється тим, що перед розміщенням і закріпленням вантажу верхні рухомі частини кожного з турнікетів зміщують у сторону вузла зчеплення платформ на величину, що дорівнює половині величини деформації всіх демпфірувальних елементів, розташованих між платформами зчепу. 3 UA 122786 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4