Грузовое транспортное средство с защитой днища для загрузки и разгрузки кусковых материалов Российский патент 2024 года по МПК B65G67/24 

Изобретение относится к транспортированию горной массы из карьера на обогатительную фабрику, а именно к самосвалам и другим подвижным транспортным средствам, и может быть использовано при транспортировании кусковых материалов горной массы грузовым автомобильным транспортом.

Автомобильные шины начинают изнашиваться сразу после выпуска с завода изготовителя, даже если они не используются по назначению. Свойства резины с течением времени ухудшаются. Резина покрышек может затвердевать, терять эластичные свойства, и на ней могут появляться не различимые для глаза трещинки. С каждым месяцем эти разломы становятся все заметнее (https://car.ru/news/automobili/78867-izmenyatsya-li-svoystva-novoy-rezinyi-kotoraya-prolezhala-v-garazhe-neskolko-let/).

В России в 2018 году полностью запретили утилизировать шины, закапывая их в землю. Сейчас делать этого не стоит, ибо есть риск нарваться на штраф - от 1000 до 2000 рублей для физических лиц (статья 8.2 КоАП РФ). А если в результате сжигания покрышек пострадала окружающая среда или погибли птицы и животные, для пироманов-любителей может наступить и уголовная ответственность.

На заводах резину обычно перерабатывают двумя способами - сжигают в пиролизных печах или отправляют в шредер. Первым способом, не получившим в нашей стране широкого распространения, добывают синтетическую нефть, из которой при дополнительной переработке производят многие горюче-смазочные материалы - бензин, солярку, масло и т. д. Например, в США более 100 миллионов изношенных шин ежегодно перерабатывают в дизельное топливо, а одна покрышка приравнивается к 30 литрам нефти.

В России выполняется механическая переработка в резиновую крошку. Ее используют в основном при изготовлении покрытия для детских и спортивных площадок, производстве резиновых матов и шумоизоляционных составов с резиновым наполнителем. Есть и технология, при которой крошку добавляют в резиновую смесь при изготовлении новых шин. В некоторых странах ее добавляют в асфальт, что в несколько раз повышает его износостойкость, но у нас, в отличие, например, от США, эта методика применяется редко. В первую очередь из-за дороговизны процесса (Drom.ru - всероссийский автомобильный портал. https://www.drom.ru/info/misc/78782.html).

Известно грузовое транспортное средство с защитой днища для загрузки материала горной массы, содержащее днище поворотного кузова, автошины, размещенную с зазором над днищем кузова гибкую ленту и ролики, установленные поперек днища. (Патент 2794390. Подвижное транспортное средство с покрытием днища кузова. Опубл. 17.04.2023. Бюл. № 11).

Этим изобретением решены проблемы перемещения прилипшей и примерзшей мелкокусковой горной массы.

Известно также грузовое транспортное средство с защитой днища для перевозки кусковых материалов, содержащее днище поворотного кузова, автошины, уложенные на днище кузова их боковыми поверхностями плашмя, гибкую ленту, подвешенную с зазором над днищем кузова, поддерживающие ленту цилиндрические ролики, гидроцилиндры и опоры.

Данная разработка направлена на уменьшение ударных нагрузок на днище самосвалов в процессе загрузки кускового материала.

Техническим результатом является использование автошин и гибкой ленты не только для безопасной загрузки кусков горной массы в самосвалы, но и их разгрузки. Движение тяжелого кускового материала с острыми кромками вместе с лентой обеспечивает сохранность ленты от ее порезов и порывов из-за отсутствия трения скольжения кускового материала и ленты.

Технический результат достигается тем, что в грузовом транспортном средстве с защитой днища для загрузки и разгрузки кусковых материалов, содержащем днище поворотного кузова, автошины, уложенные на днище кузова боковыми поверхностями плашмя, гибкую ленту, подвешенную с зазором над днищем кузова, поддерживающие ленту цилиндрические ролики, гидроцилиндры и опоры, автошины уложены с зазором между ними на днище кузова рядами, расположенными поперек этого днища, между этими рядами установлены ролики, опирающиеся на опоры, выполненные в виде гидроцилиндров с возможностью опускания поверхности цилиндров роликов ниже уровня боковых поверхностей шин в процессе разгрузки днища.

На фиг. 1 изображено транспортное средство (самосвал) с защитой днища для загрузки и разгрузки кусковых материалов горной массы; на фиг. 2 - размещения ленты, роликов и автошин на днище самосвала; на фиг. 3 - автошина.

Защита днища грузового транспорта (самосвала) при загрузке и разгрузки кусковых материалов содержит поворотный кузов 1. На головной барабан 2 одним концом (не показано) закреплена и намотана гибкая прорезиненная лента 3. Гибкая прорезиненная лента 3 подвешена с зазором над днищем 4 кузова 1. Лента 3 закреплена на барабанах 2 и 5 с возможностью поочередной намотки на них в рулоны при включении их приводов (не показано). Автошины 6 уложены своими боковыми поверхностями плашмя на днище 4 кузова 1 рядами, расположенными поперек этого днища, и в закрепленном состоянии к нему. Натяжной барабан 5 установлен на разгрузочном краю 7 днища 4 кузова 1. Между поперечными рядами автошин 6 установлены ролики 8 по всей ширине днища 4. Ролики 8 опираются на опоры 9, которые выполнены в виде гидроцилиндров с возможностью опускания поверхности цилиндров роликов ниже уровня боковых поверхностей 10 автошин 6 в процессе разгрузки днища 4.

Поскольку резина практически несжимаема, следует предусматривать возможность деформации резины в ширину при сжатии. При сжатии объем резины не изменяется: ее коэффициент Пуассона составляет 0,49, для сравнения: у чугуна - 0,27. Большие деформации резин происходят только за счет изменения формы. Поэтому автошины 6 укладываются на днище 4 с зазором между ними. Ролики 8 установлены на опорах 9, которые выполнены в виде гидроцилиндров. В процессе загрузки кусковых материалов цилиндрическая поверхность этих роликов 8 должна находиться ниже боковых поверхностей 10 (фиг. 3) автошин 6. В процессе разгрузки днища 4 выполняется подъем роликов 8 выше боковых поверхностей 10 автошин 6 с помощью опор 9, выполненных в виде гидроцилиндров. На ролики 8 уложена лента 3, перекрывающая все днище 4 кузова. Гибкая лента 3 подвешена в натянутом состоянии. Максимальная стрела f , м, ее провеса над автошинами определяется по зависимости:

f = (q + q_л) l_р/(8S),

где q - погонный вес кускового материала, Н/м; q_л - погонный вес прорезиненной ленты, Н/м; l_р - расстояние от головного барабана 2 до натяжного хвостового барабана 5, м; S - наименьшее натяжение нагруженной ленты, Н (Определение стрелы провеса ленты на груженой ветви. Расчет металлургических подъемно-транспортных машин: метод и указания к практическим работам для студентов специальности 150404 170300 / сост. А.Ю. Стовманенко; ГУЦМиЗ. - Красноярск, 2005. - 40 с. https://studfile.net/preview/8991361/page:3/).

Перед загрузкой самосвала гидроцилиндры опор 9 опускают ролики 8 ниже боковых поверхностей 10 автошин 6. В процессе загрузки самосвала кусковой материал горной массы падает на натянутую прорезиненную ленту 3. В это время ударные силовые нагрузки падающих кусков материала воспринимаются натянутой лентой 3 и автошинами 6. Лента находится в заторможенном состоянии в процессе загрузки, движения, разгона и торможения самосвала.

При разгрузке днища 4 кузова 1 от горной массы включается привод (на фигурах не показан) самосвала, благодаря чему кузов 1 занимает наклонное положение. В процессе разгрузки кузова 1 лента 3 находится в расторможенном состоянии. Кузов наклоняется на небольшую величину угла. Опирающаяся на ролики 8 лента 3 вместе с лежащей на ней горной массой движется по наклонной плоскости в сторону разгрузочного края 7 днища 4 кузова без скольжения кусков материала по ленте и днищу. При этом лента 3 разматывается с головного барабана 2, движется с горной массой по наклонной плоскости днища 4 по роликам 8 и наматывается на приводной натяжной барабан 5.

Горная масса под действием собственного веса самотеком по наклонной плоскости увлекает за собой ленту 3 и вместе с ней идет в сторону разгрузки кузова без скольжения по днищу 4. За счет взаимного воздействия ленты 3 и кускового материала процесс разгрузки горной массы значительно облегчается. Совместное воздействие ленты и кускового материала обеспечивает ускоренное полное освобождение кузова самосвала от находящейся в нем горной массы.

Головной и хвостовой барабаны 2 и 5 поочередно включаются, и движение ленты 3 происходит возвратно-поступательно. В процессе опускания кузова в транспортное положение включается головной барабан 2. Лента наматывается на головной барабан 2 и разматывается с хвостового барабана 5. Следует заметить, что движение тяжелого кускового материала с острыми кромками вместе с лентой обеспечивает сохранность ленты от ее порезов и порывов из-за отсутствия трения скольжения кускового материала и ленты.

В случае использования транспортного средства без наклона кузова разгрузка кускового материала производится за счет движения ленты 3 от приводного натяжного барабана 5.

С помощью натяжного барабана 5 гибкая лента 3 прижата к роликам 8. При скольжении по резиновой поверхности абразивные частицы захватывают поверхностные слои резины, образуя на ней царапины и бороздки. Глубина этих царапин или бороздок, характеризующая скорость износа, пропорциональна контактному давлению данных частиц на поверхность, т. е. зависит от крупности (массы) частиц, формы их кромок, толщины слоя пересыпаемого материала. В условиях чистого скольжения особенно неблагоприятное воздействие на резиновую ленту оказывают режущие, твердые остросколотые куски перемещаемого материала, которые вызывают интенсивный износ резиновой поверхности.

Малая контактная прочность резины (по сравнению со сталью, каменным литьем и другими более твердыми защищаемыми материалами) делает ее уязвимой для порезов и разрушения поверхностного слоя. Применение резины для защиты от абразивного износа в условиях чистого скольжения транспортируемого материала малоэффективно. По этой причине скольжение транспортируемого материала по резине минимальное.

Прочность резины при сжатии в 2,5-3 раза превосходит прочность ее на растяжение и сдвиг. В условиях ударных нагрузок резина как защитный материал выгодно отличается от других видов защит. Если сталь при ударах твердых кусков подвергается пластической деформации с большими (в зависимости от интенсивности нагрузки) остаточными явлениями, то резина, обладающая демпфирующими свойствами, способна поглощать энергию ударов и восстанавливать свою первоначальную форму. Этим объясняется сравнительно большая долговечность и широкое распространение прорезиненных лент, в котором преобладают ударные нагрузки.

Установлено, что скорость износа резиновой поверхности при угле падения куска α = 30° в 40 раз больше, чем при 90° (при прочих равных условиях) (А.Б. Томилов, Х.П. Кярне. Резиновая футеровка пересыпных устройств горно-обогатительного оборудования. Москва. Цветметинформация. 1978, 26 с. https://search.rsl.ru/ru/record/01007639457? ysclid=los8qswyu2869585495).

Экспериментальные исследования единой гибкой системы «пирога» из резиновых элементов, содержащих воздушные полости под прорезиненной лентой, внешними полостями между автошинами и их внутренними полостями, позволили установить: энергия, воспринимаемая «пирогом» без разрушения, в 1,5-2 раза превышает аналогичный показатель для резиновых лент. Энергия удара, передаваемая на элементы гибкой системы с воздушными полостями, практически равна нулю. Указанные преимущества гибкой системы прорезиненного «пирога» достигаются при сочетании конструктивных параметров, позволяющих обеспечить при ударном его нагружении прогиб слоя резины над воздушной полостью, не превышающей высоты последней. Допускаемые напряжения растяжения для износостойких резин можно принимать в пределах 1,4-2,5 МПа, причем большие значения принимаются для деталей, испытывающих разовые нагрузки, а меньшие значения для деталей, подверженных циклическим нагружениям (B.А. Настоящий, C.А. Джирма, A.A. Тарасенко. Определение параметров резиновых футеровок специальных для рабочих измельчительного и транспортного оборудования. Защитные футеровки и покрытия горно-обогатительного оборудования. A.A. Тарасенко, Е.Ф. Чижик, A.A. Взоров, В.А. Настоящий - М.: “Недра”, 1985. - 204 с. Потураев В.H., Дырда В.И., Круш И.И. Прикладная механика резины. - К.: Наукова думка, 1980. - 200 с.).

Журнал Карьерная и горная техника. Новости: Резиновые футеровочные плиты Sandvik WT6000 снижают уровень шума при загрузке самосвалов (27 июля 2009). Поглощают кинетическую энергию удара и вслед за этим принимают свою первоначальную форму, защищая тем самым кузов самосвала и загрузочные бункеры. Добыча горных пород и обрабатывающая промышленность связана с высоким уровнем шума. Рабочие подвержены воздействию сильного шума, что может привести к серьезному ухудшению слуха. Кроме того, производимый шум оказывает воздействие на близлежащую местность. По этим причинам в дополнение к законодательным и регулирующим требованиям предприниматели теперь стремятся обеспечить более качественную и тихую производственную среду.

Sandvik предлагает резиновую защиту от износа для каждого типа кузова грузовика, используемого в горнодобывающей промышленности. Кузова самосвалов и загрузочные бункеры подвергаются сильному износу в ходе загрузки и разгрузки - вследствие ударного воздействия, абразивного и режущего износа. Резиновые футеровочные плиты Sandvik WT6000 чрезвычайно прочные. Они поглощают кинетическую энергию удара и вслед за этим принимают свою первоначальную форму, защищая тем самым основную поверхность конструкции.

Преимущества резиновых футеровочных плит Sandvik:

- снижение уровня шума и долгий срок службы;

- уменьшение риска деформации и трещин в шасси или бункере;

- меньшее количество остановок для сервисного обслуживания техники;

- меньшее количество ремонтных работ на самосвалах и бункерах;

- сокращение удельной себестоимости перевозки;

- улучшенная среда.

Резиновые футеровочные плиты, производимые компанией Sandvik, существенно уменьшают уровень шума. Замеры показали, что уровень шума сокращается на 20 dB (A) по сравнению со стальным покрытием. Резиновые футеровки фирмы Sandvik не только уменьшают уровень шума, но и гораздо быстрее поглощают шум. В результате снижения уровня шума повышается комфорт водителя и сокращается риск профессиональных заболеваний (https://exkavator.ru/mining/news/inf_news/133979_rezinovie_futerovochnie_ pliti_sandvik_wt6000_snigayut_uroven_shuma_pri_zagruzke _samosvalov.html).

Кристина Карьялайнен, водитель на руднике Sotkamo, без труда поднимается в кабину 150-тонного семиметрового грузового самосвала. Ей одной из первых довелось опробовать новый кузов самосвала Metso Outotec. По ее словам, загрузка первого 40-тонного ковша всегда была самой тяжелой для водителя самосвала. «Новый кузов самосвала с резиновой футеровкой действительно значительно снизил уровень шума. Теперь звуки загрузки, которые я слышу в своей кабине, напоминают скорее тихий шорох, чем оглушительный грохот. Уровень вибрации тоже стал заметно ниже», - рассказывает Кристина Карьялайнен. «После этого слой камней разглаживается, в результате чего шум нивелируется. Резина работает на 50% тише по сравнению со сталью. Во время пробной эксплуатации кузова на руднике Terrafame мы ожидаем увидеть по меньшей мере аналогичное снижение уровня шума», - объясняет Тимо Сарвийярви. Дополнительным преимуществом является то, что резиновая футеровка кузова вдвое сокращает воспринимаемый шум во время загрузки и значительно снижает вибрацию (Горная промышленность. Металлургия. МАР 9, 2021. Кузов самосвала с резиновой футеровкой позволяет перевозить на 9 тонн полезной загрузки больше при снижении уровня шума и вибраций. https://www.metso.com/ru/insights/case-studies/mining-and-metals/terrafame-more-payload-with-rubber-lined-truck/).

Таким образом, техническим результатом является использование автошин и гибкой ленты не только для безопасной загрузки кусковой горной массы в самосвалы, но и их разгрузки. Движение тяжелого кускового материала с острыми кромками вместе с лентой обеспечивает сохранность ленты от ее порезов и порывов из-за отсутствия трения скольжения кускового материала и ленты.

Изобретение относится к транспортированию горной массы. Грузовое транспортное средство с защитой днища для загрузки и разгрузки кусковых материалов содержит днище поворотного кузова, автошины, гибкую ленту, цилиндрические ролики, гидроцилиндры и опоры. Автошины уложены на днище кузова боковыми поверхностями плашмя. Гибкая лента подвешена с зазором над днищем кузова. Автошины уложены с зазором между ними на днище кузова рядами, расположенными поперек этого днища. Между этими рядами установлены ролики, опирающиеся на опоры. Опоры выполнены в виде гидроцилиндров с возможностью опускания поверхности цилиндров роликов ниже уровня боковых поверхностей автошин в процессе разгрузки днища. Достигается обеспечение сохранности ленты от ее порезов и порывов и безопасность загрузки кусков горной массы в самосвалы и их разгрузки. 3 ил.

Грузовое транспортное средство с защитой днища для загрузки и разгрузки кусковых материалов, содержащее днище поворотного кузова, автошины, уложенные на днище кузова боковыми поверхностями плашмя, гибкую ленту, подвешенную с зазором над днищем кузова, поддерживающие ленту цилиндрические ролики, гидроцилиндры и опоры, отличающееся тем, что автошины уложены с зазором между ними на днище кузова рядами, расположенными поперек этого днища, между этими рядами установлены ролики, опирающиеся на опоры, выполненные в виде гидроцилиндров с возможностью опускания поверхности цилиндров роликов ниже уровня боковых поверхностей автошин в процессе разгрузки днища.