Пристрій для розпушування мерзлих і злежалих матеріалів у піввагонах

Реферат: Винахід належить до вібраційних пристроїв для розвантаження мерзлих сипучих матеріалів із транспортних засобів і може бути використаний для розпушування і вивантаження мерзлих сипучих матеріалів із залізничних піввагонів. Пристрій для розпушування мерзлих матеріалів у піввагонах складається із окремих вібромодулів та бурофрезерних модулів, розміщених в направляючих рамах опірних балок, що розташовані з двох сторін від залізничної колії. Модулі забезпечені індивідуальними механізмами підйому і опускання та віброзбуджувачами, а також розпушувальними штирями та бурофрезами. Модулі розміщені почергово на площі піввагона та здатні працювати як одночасно, так і в інших комбінаціях без безпосереднього контакту їх з бортами піввагона. UA 102126 C2 (12) UA 102126 C2 UA 102126 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до вібраційних пристроїв для розвантаження мерзлих сипучих матеріалів із транспортних засобів і може бути використаний для розпушування і вивантаження змерзлих сипучих матеріалів із залізничних піввагонів. Відомий пристрій для розпушування мерзлих і злежалих матеріалів у піввагонах, що містить направляючу раму з опірними балками, робочий орган, що включає в себе плиту зі штирями, віброзбуджувач, виконаний у вигляді кривошипно-шатунного механізму, і проміжну плиту з елементами кріплення до базової машини, зв'язану за допомогою пружних елементів із плитою робочого органа, який відрізняється тим, що він оснащений додатковою плитою зі штирями, установленою за допомогою пружних зв'язків на проміжній плиті з можливістю переміщення у вертикальній площині і шарнірно зв'язаною із шатуном зазначеного кривошипно-шатунного механізму, що встановлений на зазначеній плиті робочого органа (А.С., СРСР, № 1303528, Заявл. 11.07.85 р., Опубл. Бюл. № 14, 1987 р.) [1]. Проте дана конструкція не забезпечує ефективність розпушування сильно мерзлих матеріалів, що обумовлено значним розсіюванням енергії у великому об'ємі вантажу, що залучається в коливальний процес при одночасному проникненні всіх штирів, що не дозволяє сконцентрувати і реалізувати досить високі навантаження, необхідні для руйнування монолітно змерзлих вантажів. Для забезпечення ефективного розпушування відомий пристрій вимагає застосування віброприводу підвищеної потужності. Найбільш близьким по технічній суті і результату, що досягається (прототип) є пристрій для розпушування мерзлих і злежалих матеріалів у піввагонах, який виконано з окремих вібромодулів, розміщених по площі піввагона, містить у собі направляючу раму з опірними балками, робочий орган з розпушуючими штирями, виконаний у вигляді окремих плит, пружно зв'язаних між собою амортизаторами, віброзбуджувач, установлений на плиті, обладнаній розпушувальними штирями, і підйомний механізм, дозволяючий модулю переміщення в направляючих рамах (Пат України № № 69928 А від 16.12.2003 р. З-ка № 20031211671, видано 15.09.04 р, Бюл. № 9, 2004 р.) [2]. Проте дана конструкція не забезпечує ефективність розпушування сильно мерзлих та міцних матеріалів, що обумовлено значним розсіюванням енергії у великому об'ємі вантажу, а також недостатньо могутньою дією ваги вібромодуля і вібрації на матеріал, що не дозволяє реалізувати досить високі питомі навантаження, необхідні для руйнування монолітно змерзлих вантажів. Крім того, вібророзпушування змерзлих вантажів в піввагоні не може бути достатньо ефективним, оскільки процесу перешкоджає постійний об'єм, обмежений стінками піввагона, тобто при розпушуванні масі змерзлого вантажу нікуди переміщатися в трьох напрямах: у боки, вперед і назад піввагона. В основу винаходу поставлена задача удосконалення конструкції пристрою для розпушування мерзлих і злежалих матеріалів у піввагоні, у якому за рахунок створення стаціонарної установки, що складається з окремих різних модулів - розпушуючих та бурофрезерних, розміщених в своїх направляючих рамах опірних балок, що спираються на розташовані з двох сторін від залізничної колії фундаменти з індивідуальними механізмами підйому й опускання, інтенсифікується і стабілізується режим роботи розпушувача, відсутні силові імпульси на борти піввагона і силові канати і, за рахунок цього скорочується час процесу розпушування, підвищується ефективність пристрою в цілому і його надійність. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для розпушування мерзлих і злежалих матеріалів в піввагонах, спочатку виконується буріння свердловин в мерзлому вантажі, чим створюються порожнини у вантажі упоперек вагона, при цьому вибурінні порожнини виконують роль додаткових порожнин ослаблення в масиві при подальшому його розпушенні. Цим утворюється додаткова вільна поверхня за допомогою якої мерзлий вантаж більш ефективно розпушується вібророзпушуючим модулем. Для виконування цієї задачі пристрій для розпушування мерзлих матеріалів у піввагонах, виконаний з окремих вібромодулів, розміщених по площі піввагона, містить у собі направляючу раму з опірними балками, робочий орган с розпушувальними штирями, виконаний у вигляді окремих плит, пружно зв'язаних між собою амортизаторами, віброзбуджувач, установлений на плиті, обладнаній розпушувальними штирями, і підйомний механізм, дозволяючий модулю переміщення в направляючих рамах. У конструкції пристрою між вібромодулями розміщуються бурофрезерні модулі, що полягають з платформи, на якій розміщений ряд бурошнеків з приводом, причому платформа бурофрезерного модуля в конструкції пристрою переміщується на своїх вертикальних направляючих за допомогою лебідки та блокових систем, а обертання бурошнеків для буріння порожнин в мерзлому вантажі здійснюється приводом з використанням редукторної системи. 1 UA 102126 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Розміщення бурофрезерних і вібророзпушуючих модулів (вібромодулів) в конструкції пристрою здійснено почергово. Кожен бурошнековий модуль розміщується в конструкції пристрою перпендикулярно осі піввагона, включає лівий і правий бурошнеки, а також у конструкції передбачено не менш одного центрального бурошнека, причому в торці бурошнека встановлена знімна бурова коронка. Така розстановка бурошнеків необхідна для виключення можливості провороту платформи бурофрезерного модуля навколо своїй осі. Привід бурошнеків розміщено на кожному бурошнеку і як правило є електроприводом. Електропривід може бути встановлено на кожному бурошнеку чи один привід на парну кількість бурошнеків. У кожному пристрою блоки (для руху канату) для вібророзпушуючих і бурофрезерних модулів розміщені на одній горизонтальній несучій балці, яка закріплена на опірних балках. Підйом бурофрезерного модуля здійснюється за допомогою поліспастної системи. Підйом бурофрезерного модуля здійснюється у верхньому положенні: при рихленні вантажу в піввагоні вище, чим за борт вагона, при переміщенні вагонів - не нижче за габарит рухомого складу, а опускання в нижньому положенні не доходячи різцями днища піввагона з деяким запасом, який встановлюється додатково. Контроль підйому - опускання модулів виконується за допомогою системи автоматизації та встановлених кінцевих вимикачів у верхньому та нижньому положенні модуля. Платформа бурофрезерного модуля обладнана бічними роликами, взаємодіючими з направляючою рамою, по висоті якої в площині крайнього і нижнього підйому модуля, встановлені кінцеві вимикачі, які взаємодіють з упорами на модулі. Окремі модулі через трособлочну систему зв'язані з лебідками, що встановлені на окремих фундаментах. Запропонована конструкція пристрою дозволяє створити стаціонарну установку для розпушування мерзлих і злежалих матеріалів, у якій окремі вібраційні робочі модулі та бурофрезерні модулі охоплюють усю площу оброблюваної поверхні і можуть працювати як одночасно так і в інших комбінаціях, при цьому запропонована конструкція дозволяє сконцентрувати і реалізувати високі питомі навантаження безпосередньо для руйнування монолітно змерзлого вантажу, через відсутність контакту робочого органа з бортами піввагона і забезпечити віброізоляцію трособлочної системи від вертикальних динамічних зусиль робочого органа. Таким чином, конструкція дозволяє розширити зону обслуговування і скоротити термін відпрацьовування і розвантаження вантажу. Крім того, бурофрезерні модулі створюють додаткову вільну поверхню в мерзлому вантажі і тим самим ще підвищують ефективність розпушення міцних вантажів, наприклад залізорудних концентратів або сильно зволожених пісків. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де представлено: - на фіг. 1- загальний вигляд стаціонарної установки - вид зверху; - на фіг. 2- подовжній переріз по А-А; - на фіг. 3 - вид збоку; - на фіг. 4 - платформа з редукторами та бур шнеками; - на фіг. 5 - вузол кріплення бурошнеків у платформі. Пристрій для розпушування змонтовано на жорстко закріплених опірних балках 1, установлених із двох сторін залізничної колії на фундаментах 2. Направляючі рами 3 установлені симетрично щодо подовжньої осі залізничної колії. Кожна пара протилежно встановлених опірних балок 1 зв'язані між собою у верхній частині несучою горизонтальною балкою 4, на якій обладнано майданчик обслуговування та закріплено вантажопідйомні поліспасти 5. З однієї сторони ряду опірних балок 1, жорстко закріплена консольна площадка, 6 на якій встановлені лебідки для підйому - опускання вібромодулів 7 та лебідки для підйомуопускання бурофрезерних модулів 8. В направляючих рамах 3 почергово встановлені з можливістю вертикального переміщення вібромодулі 9 з розпушувальними штирями. Бурофрезерні модулі 10 також встановлені з можливістю вертикального періщення у своїх направляючих рамах 11. Кожний бурофрезерний модуль 10 складається з платформи 12 і робочого бурофрезерного органа 13 (бурофрези). На торці бурофрезерного органа встановлені спеціальні коронки з забурювальником, які мають менший діаметр та армовані твердосплавним матеріалом. Крім того, вони мають спеціальні пристосування для утримання бурофрези в заданому напрямку та виключення їх зіткнення. Кожен бурофрезерний модуль 10 та вібромодуль 9 у плані виконаний прямокутним, вони розміщені почергово, а їхня кількість у пристрої визначається площею піввагона та довжиною пристрою. Кожен бурофрезерний модуль 10 виконано з платформи 12, на якій розміщено привод 14 та редукторну систему 15. 2 UA 102126 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Платформа 12 бурофрезерного модуля зв'язана через поліспаст 5 з лебідкою 8 і з можливістю обмеженого вертикального переміщення за допомогою своїх направляючих 11, установлених у втулках з роликами у вантажній підвісці. Направляючі 11 мають кінцевий упор. В пристрій під бурофрезерний та вібромодулі ставиться піввагон із мерзлим вантажем, який треба розпушувати. У корпусі бурофрезерного модуля розміщено наступні елементи: привод 14, що виконується, наприклад, у вигляді електродвигуна, обертання від якого передається через конічну шестірню 17 на валу електродвигуна, на конічну шестірню 18 на валу черв'яка. Черв'як 19 передає обертання на черв'ячне колесо 20, яке жорстко з’єднано зі ступеневим валом 21 і через фрикційну муфту 22 передає обертання на шнек бурофрезерного органа 13 (бурошнек). Ступеневий вал 21 встановлений на радіальному 23 і упорному 24 підшипниках. Підшипники захищені кришкою 25. Фрикційна муфта 22 включає в себе наступні елементи: півмуфту вала 26, півмуфту шнека 27, пружину 28 та корпус муфти 29. Пристрій працює таким чином. Піввагон зі змерзлим матеріалом, що підлягає обробці маневровим засобом, подається на ділянку шляху в зону розміщення пристрою для розпушування. При обробці піввагонів зі змерзлим матеріалом спочатку бурошнековими модулями виконують вибурювання порожнин паралельно подовжній осі піввагона за допомогою бурофрезерних модулів 10. Цим утворюють декілька вільних порожнин. В результаті при подальшому вібророзпушуванні вже розділеного на окремі блоки мерзлого вантажу в піввагоні істотно підвищується ефективність розпушування за рахунок можливості переміщення часток вантажу при його подальшому розпушуванні вібромодулями 7. Розпушування матеріалу може виконуватися одночасно всіма модулями, або при розпушуванні слабозмерзлих вантажів - меншою кількістю. По команді оператора бурофрезерні модулі 10 опускаються в своїх направляючих рамах 11 під власною вагою до упора бурофрезерного органа 13 в оброблюваний матеріал. При включенні бурофрезерного органа 13 він, обертаючись за допомогою забурювальника і коронки, вибурює свердловину у вантажі на всю його висоту. Оскільки стінки свердловин находяться у безпосередній близькості одна від одної, вони руйнуючись змикаються в одну цілу порожнину. Ця порожнина повністю пересікає вантаж в піввагоні перпендикулярно осі вагона. Таким чином у вантажі створюється порожнина, яка розділяє вантаж на куски. Після цього бурофрезерні модулі за допомогою лебідки 8 піднімаються в своє вихідне положення до упора з верхнім кінцевим вимикачем цього модуля. Надалі в роботу включаються вібромодулі, які по команді оператора опускають у направляючих рамах 3 під власною вагою до упора розпушувальних штирів в оброблюваний матеріал. При включенні віброзбуджувача, реалізуються просторові коливання нижньої плити разом із розпушуючими штирями. Штирі вібромодулів 9 поступово проникають в масив мерзлого матеріалу, при цьому порушується суцільний моноліт, утворюються магістральні тріщини, які поширюються на всю масу кусків вантажу. Глибина, на яку проникають штирі в матеріал, обмежена і визначається як розрахунковим, так і експериментальним шляхом і установлюється відстанями між кінцевими вимикачами, що запобігає динамічним контактам штирів із внутрішньою поверхнею піввагона. Вібромодуль опускається в направляючій рамі 3 до контакту кінцевого вимикача з упором. У цей момент відключається електродвигун і віброзбуджувач, включається лебідка 7 і модуль піднімається по направляючій рамі 3 до упора з верхнім кінцевим вимикачем. Піввагон подають на розвантаження матеріалу, а процес роботи з розпушування матеріалу в наступному піввагоні повторюється. Запропонована конструкція пристрою дозволяє створити стаціонарну установку для розпушування мерзлих і злежалих матеріалів, у якій окремі вібраційні робочі модулі та бурофрезерні модулі охоплюють усю площу оброблюваної поверхні і можуть працювати як одночасно, так і в інших комбінаціях, при цьому запропонована конструкція дозволяє сконцентрувати і реалізувати високі питомі навантаження безпосередньо для руйнування монолітномерзлого вантажу, через відсутність контакту робочого органа з бортами піввагона і забезпечити віброізоляцію трособлочної системи від вертикальних динамічних зусиль робочого органа. Таким чином, конструкція дозволяє розширити зону обслуговування і скоротити термін відпрацьовування і розвантаження вантажу. Крім того, бурофрезерні модулі створюють додаткову вільну поверхню в мерзлому вантажі і тим самим ще підвищують ефективність розпушення міцних вантажів, наприклад залізорудних концентратів або сильно зволожених пісків. Список джерел інформації: 3 UA 102126 C2 1. А.С., СРСР, № 1303528, Заявл. 11.07.85 р. - Опубл. - Бюл. № 14, 1987 р. 2. Пат України № 69928 від 16.12.2003 р. - Пристрій для розпушування змерзлих і злежалих матеріалів у піввагонах. - З-ка № 20031211671. - Опубл. 10.10.2007 р. - Бюл. № 16, 2007. прототип. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 1. Пристрій для розпушування мерзлих матеріалів у піввагонах, виконаний з окремих вібромодулів, розміщених по площі піввагона, що містить у собі направляючу раму з опірними балками, робочий орган з розпушувальними штирями, виконаний у вигляді окремих плит, пружно зв'язаних між собою амортизаторами, віброзбуджувач, установлений на плиті, обладнаній розпушувальними штирями, і підйомний механізм для переміщення модуля в направляючих рамах, який відрізняється тим, що у конструкції пристрою між вібромодулями розміщуються майданчики обслуговування та бурофрезерні модулі, що складаються з платформи, на якій розміщений ряд бурошнеків з приводом, причому платформа бурофрезерного модуля в конструкції пристрою переміщується по вертикальних направляючих за допомогою лебідки та блокових систем, а обертання бурошнеків для буріння порожнин в мерзлому вантажі здійснюється приводом з використанням редукторної системі. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що кожен бурофрезерний модуль розміщується в конструкції пристрою перпендикулярно осі піввагона, включає лівий і правий бурошнеки, а також не менш одного центрального бурошнека, причому в торці бурошнека встановлена знімна бурова коронка. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що на кожному бурошнеку розміщений електропривод. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що розміщення бурофрезерних модулів і вібромодулів в конструкції пристрою здійснюється почергово. 5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що блоки (для каната) для вібромодулів і бурофрезерних модулів розміщені на одній горизонтальній несучій балці. 6. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що підйом бурофрезерного модуля здійснюється за допомогою поліспастної системи, причому підйом бурофрезерного модуля здійснюється у верхньому положенні: при рихленні вантажу в піввагоні вище за борт вагона, при переміщенні вагонів - не нижче за габарит рухомого складу, а опускання в нижньому положенні - не доходячи різцями днища піввагона, при цьому контроль підйому-опускання модулів виконується за допомогою системи автоматизації та встановлених кінцевих вимикачів. 4 UA 102126 C2 5 UA 102126 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6