Опорно-закріплюючий пристрій для бездефектного транспортування великогабаритних вантажів

Реферат: На верхній поверхні кожної верхньої опорної плити для обпирання одного з кінців вантажу розміщена опорно-закріплююча система у вигляді n рядів коромисел по вертикалі, причому перший ряд якої містить одне, жорстко закріплене на верхній опорній плиті, коромисло з двома опорами на його кінцях, симетричними відносно вертикальної осьової площини опорного вузла, яка проходить перпендикулярно поздовжній осі залізничної платформи, а кожен наступний ряд n-1 містить k=2 (n=2,3,…) коромисел, середини яких шарнірно закріплені на кожній опорі коромисла попереднього ряду, а опори наступного ряду розташовані симетрично відносно своїх шарнірних закріплень на опорах попереднього ряду, причому кожен кінець вантажу встановлюють та закріплюють на опорах n-го (останнього) ряду коромисел опорнозакріплюючої системи так, щоби крайні точки обпирання вантажу співпадали із крайніми зовнішніми опорами коромисел n-го ряду опорної системи. За рахунок введення у пристрій опорно-закріплюючої системи у вигляді n рядів коромисел на кожній верхній опорній плиті реалізується проектне обпирання великогабаритних вантажів на залізничних платформах, що дозволяє забезпечити бездефектне та безаварійне транспортування вантажів залізницею. UA 108324 C2 (12) UA 108324 C2 UA 108324 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі транспортування вантажів залізницею із використанням опорнозакріплюючих пристроїв та може бути застосований для перевезення великогабаритних залізобетонних конструкцій на окремих платформах або зчепах платформ. Відомий пристрій для закріплення довгомірних вантажів на зчепі залізничних платформ (А.С. №965836, МПК В60Р 3/40. Опубл. 15.10.1982, Бюл. № 38). Цей пристрій складається з двох опорних вузлів, кожен з яких має верхню і нижню опорні плити, які закріплені відповідно відносно транспортованого вантажу та платформи транспортного засобу, та виконані з криволінійними, оберненими одна до одної, поверхнями, між якими розміщені бочкоподібні тіла кочення. Основним недоліком цього пристрою є те, що він захищає транспортований вантаж тільки від поздовжніх інерційних сил (притаманних тільки залізничним перевезенням) за рахунок реалізації значних горизонтальних та вертикальних переміщень. Як наслідок цього, в транспортованих конструкціях виникають (крім горизонтальних) додаткові вертикальні динамічні навантаження, величину яких в процесі транспортування неможливо передбачити. Разом з тим для багатьох великогабаритних залізобетонних конструкцій неможливо реалізувати їхнє розрахункове проектне обпирання на верхніх опорних плитах пристрою-аналога, при якому ця конструкція може нести максимальне вертикальне проектне навантаження. Наслідком такого конструктивного протиріччя є те, що в процесі транспортування широкої лінійки залізобетонних конструкцій (наприклад, ферми різних типорозмірів, мостові балки, палі тощо) в їхніх верхніх поясах виникають тріщини, оголення арматури, а подекуди - і руйнування консолей під дією збільшених вертикальних навантажень. Найбільш близьким до запропонованого є пристрій для перевезення довгомірних вантажів залізницею з роликовими амортизаторами (Патент України на корисну модель №53605, МПК В60Р 7/06, В60Р 3/40, B61D45/00. Опубл. 11.10.2010, Бюл. №19). Цей пристрій складається з двох опорних вузлів, кожен з яких має нижню плиту, яка закріплена на рамі залізничної платформи, верхню плиту для обпирання транспортованого вантажу на верхній її поверхні та увігнуті догори циліндричні виїмки на нижній її поверхні для взаємодії з тілами кочення, розташованими між верхньою і нижньою плитами, та демпфірувальні елементи між тілами кочення і верхньою плитою. Тут одразу відмітимо, що у цього пристрою-прототипу обпирання довгомірного вантажу здійснювалось у двох точках з двома консолями. Основним недоліком цього пристрою є неможливість реалізації проектного обпирання довгомірних залізобетонних конструкцій на верхніх опорних плитах пристрою-прототипу у поєднанні із передачею додаткових вертикальних навантажень на транспортовані конструкції від дії пристрою. Наприклад, залізобетонні ферми (ФБС12, ФБС18, ФБС24, ФС12, ФС18, ФС24) або мостові балки для автомобільних мостових переходів довжиною 21 м, 24 м, 33 м за своїми розрахунковими (робочими) схемами повинні обпиратись на залізничну платформу в крайніх точках безконсольно, тобто опори для таких конструкцій повинні бути встановлені по їхніх кінцях. В свою чергу саме таке розташування опор, необхідне для транспортованої конструкції, неможливо реалізувати на одній залізничній платформі, зчепах двох або трьох платформ через розміщення вертикальної осі симетрії кожного опорного вузла далеко від середини платформи. Це пояснюється тим, що довжина стандартної залізничної платформи по осях зчеплення автозчіпок дорівнює 14,62 м. Тоді відстань між двома опорами, розташованими по середині кожної платформи, для пакета ферм довжиною 24 м, наприклад, на зчепі двох платформ повинна дорівнювати цій же величині - 14,62 метри. Тому обпирання пакета ферм на платформу в цьому разі можливе, якщо ферми будуть мати консолі величиною 4,69 м. Проте будь-які консолі при обпиранні ферм не допустимі, бо в такому разі навіть у статичному положенні у верхньому поясі кожної ферми над опорою виникають неприпустимі тріщини та оголення арматури, а під дією вертикальних динамічних навантажень при транспортуванні суцільне руйнування консолей ферми. Якщо ж перенести опори від середини платформи на зазначену величину 4,69 м до зовнішніх країв зчепу платформ під крайні точки пакета ферм, то це призведе до перевантаження зовнішніх візків платформ. В свою чергу, таке перевантаження зовнішніх візків платформ за нормами ТУ Укрзалізниці також не припустиме, бо обумовлює галопування вагонів, і в решті решт призводить до залізничної аварії. Ще одним недоліком пристрою-прототипу є те, що за його допомогою неможливо обпирати та транспортувати в горизонтальному положенні гнучкі довгомірні вантажі або залізобетонні конструкції, які взагалі не розраховані на сприйняття вертикальних (поперечних) динамічних навантажень (таких, наприклад, як забивні палі). Для таких конструкцій необхідно облаштовувати додаткові проміжні опори для підтримки їх в середині прольоту, а не тільки на їхніх кінцях. 1 UA 108324 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В розв'язанні вищезазначеного протиріччя між необхідністю саме проектного (експлуатаційного) обпирання залізобетонних конструкцій та неможливістю відповідного розміщення опорних вузлів на підлозі залізничних платформ і полягає суть запропонованого технічного рішення. Отже, в основу винаходу було поставлено наступну задачу створення опорнозакріплюючого пристрою для бездефектного транспортування великогабаритних вантажів: шляхом реалізації проектного обпирання великогабаритних вантажів на залізничних платформах за рахунок розробки спеціальної конструкції верхньої опорної плити пристрою забезпечити бездефектне та безаварійне транспортування вантажів залізницею. Поставлена задача вирішується тим, що в опорно-закріплюючому пристрої для бездефектного транспортування великогабаритних вантажів, який складається з двох опорних вузлів, кожен з яких має верхню плиту із увігнутими догори циліндричними виїмками на нижній її поверхні, нижню плиту, яка жорстко закріплена на рамі залізничної платформи, тіла кочення, що розташовані між циліндричними виїмками верхньої плити і нижньою плитою, та демпфірувальні елементи між тілами кочення і верхньою плитою, згідно з винаходом, на верхній поверхні кожної верхньої опорної плити для обпирання одного з кінців вантажу розміщена опорно-закріплююча система у вигляді n рядів коромисел по вертикалі, причому перший ряд якої містить одне, жорстко закріплене на верхній опорній плиті, коромисло з двома опорами на його кінцях, симетричними відносно вертикальної осьової площини опорного вузла, яка проходить n-1 перпендикулярно поздовжній осі залізничної платформи, а кожен наступний ряд містить k=2 (n=2,3,…) коромисел, середини яких шарнірно закріплені на кожній опорі коромисла попереднього ряду, а опори наступного ряду розташовані симетрично відносно своїх шарнірних закріплень на опорах попереднього ряду, причому кожен кінець вантажу встановлюють та закріплюють на опорах n-го (останнього) ряду коромисел опорно-закріплюючої системи так, щоби крайні точки обпирання вантажу співпадали із крайніми зовнішніми опорами коромисел nго ряду опорної системи. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним результатом полягає в наступному. Основна ознака запропонованого винаходу полягає в тому, що "…кожен кінець вантажу встановлюють та закріплюють на опорах n-го (останнього) ряду коромисел опорно-закріплюючої системи так, щоби крайні точки обпирання вантажу співпадали із крайніми зовнішніми опорами коромисел n-го ряду системи". Отже, опорно-закріплююча система у вигляді n рядів коромисел дозволяє реалізувати саме проектне (безконсольне) обпирання будь-якої великогабаритної залізобетонної конструкції при розміщенні опорного вузла по центру залізничної платформи за рахунок відповідного вибору довжини кожного коромисла опорної системи. Зазначена можливість проектного (безконсольного) обпирання залізобетонної конструкції на залізничній платформі знімає питання з приводу бездефектного та безаварійного транспортування вантажів залізницею. n+1 Крім того, запропонована опорно-закріплююча система, маючи в цілому 2 опор у верхньому (n-му) ряду коромисел на обох опорних вузлах, забезпечує багатоточкове обпирання та бездефектне транспортування залізницею гнучких великогабаритних вантажів, розподіляючи масу вантажу та вертикальне динамічне навантаження на нього рівномірно по всій його довжині. Це, в свою чергу, позитивно впливає на збереження якості вантажу та його бездефектність на стадії транспортування. Таким чином, нами показано, що очікуваний технічний результат безпосередньо випливає із запропонованих ознак винаходу. Покажемо, як здійснюється розміщення та закріплення вантажів на зчепі двох залізничних платформ із використанням запропонованого пристрою. На Фіг. 1 показано загальний вид одної з двох платформ зчепу, завантаженого довгомірним вантажем симетрично відносно осі (вузла) зчеплення автозчіпок за допомогою запропонованого пристрою (випадок опорного вузла n=2, k=4); на Фіг. 2 - те ж саме, що на Фіг. 1, але для випадку опорного вузла n=1, k=2. Опорно-закріплюючий пристрій складається (випадок опорного вузла n=2, k=4, Фіг. 1) з двох однакових опорних вузлів І, кожен з яких встановлюється по центру кожної платформи 2 зчепу по осі А-А симетрично відносно вузла зчеплення платформ (вісь Б-Б). Кожен опорний вузол І включає нерухому нижню опорну плиту 1, жорстко закріплену на підлозі платформи 2, рухому верхню опорну плиту 3, на нижній поверхні якої виконані увігнуті догори циліндричні виїмки 4 для взаємодії з тілами кочення 5, розташованими між верхньою 3 і нижньою 1 опорними плитами, та демпфірувальні елементи 6 між тілами кочення 5 і зазначеними плитами. На верхній поверхні верхньої опорної плити 3 в першому горизонтальному ряду жорстко 2 UA 108324 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 закріплюється важіль 7 у вигляді коромисла з двома симетрично розташованими (відносно осі А-А) на його кінцях шарнірними опорами 8. Далі у другому горизонтальному ряду на кожній шарнірній опорі 8 закріплюють по одному важелю 9 так, що середини кожного з них співпадають із шарнірними опорами 8 важеля 7 попереднього (першого) ряду системи важелів. Кожен важіль 9 має по дві опори 10, симетрично розташовані відносно відповідних точок їхнього шарнірного закріплення 8 в попередньому ряду важелів. Далі всі опори 10 на обох опорних вузлах І виставляються горизонтально і на них встановлюється транспортований вантаж 11 так, щоби кінці вантажу 11 співпали з крайніми зовнішніми опорами 10 запропонованого пристрою. Кількість п горизонтальних рядів в запропонованій системі коромисел (важелів) можна змінювати в залежності від конструктивних параметрів транспортованого вантажу та проектних місць його обпирання. Запропонований пристрій в динаміці спрацьовує аналогічно до його прототипу з єдиною важливою відмінністю. Пристрій-прототип дає можливість захищати вантаж тільки від поздовжніх інерційних сил, а запропонований пристрій дозволяє захистити вантаж одночасно як від поздовжніх інерційних сил, так і від додаткових вертикальних транспортних навантажень за n+1 рахунок їх рівномірного розподілу на 2 опор пристрою (замість двох у прототипі). Крім того, через відсутність консолей при обпиранні залізобетонної конструкції знімається питання відносно виникнення дефектів та її руйнування в процесі транспортування, а також виникнення аварійних ситуацій на залізниці. Таким чином, запропоновані ознаки дозволяють отримати очікуваний технічний результат: шляхом реалізації проектного обпирання великогабаритних вантажів на залізничних платформах за рахунок розробки спеціальної конструкції верхньої опорної плити пристрою забезпечується бездефектне та безаварійне транспортування вантажів залізницею. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Опорно-закріплюючий пристрій для бездефектного транспортування великогабаритних вантажів, який складається з двох опорних вузлів, кожен з яких має верхню плиту із увігнутими догори циліндричними виїмками на нижній її поверхні, нижню плиту, яка жорстко закріплена на рамі залізничної платформи, тіла кочення, що розташовані між циліндричними виїмками верхньої плити і нижньою плитою, та демпфірувальні елементи між тілами кочення і верхньою плитою, який відрізняється тим, що на верхній поверхні кожної верхньої опорної плити для обпирання одного з кінців вантажу розміщена опорно-закріплююча система у вигляді n рядів коромисел по вертикалі, причому перший ряд якої містить одне, жорстко закріплене на верхній опорній плиті, коромисло з двома опорами на його кінцях, симетричними відносно вертикальної осьової площини опорного вузла, яка проходить перпендикулярно поздовжній осі залізничної n-1 платформи, а кожен наступний ряд містить k=2 (n=2,3,…) коромисел, середини яких шарнірно закріплені на кожній опорі коромисла попереднього ряду, а опори наступного ряду розташовані симетрично відносно своїх шарнірних закріплень на опорах попереднього ряду, причому кожен кінець вантажу встановлюють та закріплюють на опорах n-го (останнього) ряду коромисел опорно-закріплюючої системи так, щоби крайні точки обпирання вантажу співпадали із крайніми зовнішніми опорами коромисел n-го ряду опорної системи. 3 UA 108324 C2 4 UA 108324 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5