Вибрационное устройство для рыхления смерзшихся грузов Советский патент 1993 года по МПК B65G67/24 B06B1/16 

Изобретение относится к области механизации и интенсификации выгрузки смерзшихся грузов из открытого подвижного состава, преимущественно вязкопластич- ных грузов из полувагонов, платформ и думпкаров и может быть использовано для разрушения мерзлых грунтов.

Известно вибрационное устройство для рыхлени я Смерзшихся грузов в полувагонах, навешиваемое на крюк крана с помощью подпружиненной подвески и содержащее рабочий орган, снабженный направляющей рамой и выполненный в виде плиты со штырями, расположенными равномерно по всей ее площади, и жестко связанный с плитой дебалансный вибровозбудитель направленного действия, генерирующий вертикально направленную вынуждающую силу симметричного цикла.

Известно также вибрационное устройство для рыхления смерзшихся грузов на платформах, навешиваемое,на крюк крана и содержащее рабочий орган, выполненный в виде многогранной призмы, имеющее ребро, обращенное вниз, и установленный над ним одновальный дебалансный вибровозбудитель горизонтальным расположением вала, генерирующий круговую вынуждающую силу. На гранях призмы смонтированы штыри, выполненные разной длины и направленные по радиусам цилиндрической поверхности, огибающей концы штырей.

Недостатком таких конструкций является сообщение штырям плоских (в вертикальной- плоскости) симметричных колебаний. При этом груз испытывает деформации одноосного сжатия, характеризующиеся повышенной энергоемкостью, что снижает эффективность рыхления, так как симметричные колебания эффективны лишь при рыхлении слабосмерзшихся грузов, обладающих хрупкими свойствами. Вместе с тем, наличие множества (ансамбля) штырей обусловливает повышенное суммарное лобовое сопротивление при внедрении их в груз, вследствие образования под штырями уплотненного ядра (пробки), и рыхление его на мелкие фракции, размеры кусков которых связаны с количеством штырей, в результате чего увеличивается время как на рыхление, так и на выгрузку, т.е. уменьшается производительность.

Наиболее близким техническим решением является устройство для разрушения мерзлых грунтов 3, включающее вибромолот с двухзальным вибровозбудителем и рабочим органом, содержащее по меньшей мере один штырь, выполненный в виде клина, жестко связанного с ударной плитой,

несущей подпружиненную подвеску для

взаимодействия с подъемным механизмом.

Разрушающая массив асимметричная

(ударная) нагрузка, создаваемая таким устройством сообщает клину одномерные колебания и реализует за счет действия осевых импульсов процесс вдавливания и сжатия груза, который является наиболее

0 энергоемким и связан с вероятной возможностью заклинивания рабочего органа в смерзшемся, особенно вязкопластичном грузе.

Кроме того, известные устройства име5 ют горизонтальное расположение дебалан- сных валов, что вызывает необходимость завышения приводной мощности вибровозбудителя для преодоления сопротивления момента инерции дебалансного вала при

0 выводе его из крайнего нижнего (устойчивого) положения равновесия во время запуска двигателя.

Цель изобретения - снижение энергоемкости и повышение эффективности путем

5 сообщения штырю пространственных колебаний и предотвращения его заклинивания. Указанная цель достигается тем, что вибрационное устройство для рыхления смерзшихся грузов, содержащее несущую

0 подпружиненную подвеску для взаимодействия с подъемным механизмом плиту, на которой закреплены по меньшей мере один клиновидный штырь и вибровозбудитель, образованный смонтированным на привод5 ном валу диском с дебалансными грузами, снабжено симметрично расположенными относительно продольной вертикальной плоскости штыря перпендикулярно последней ребрами с зубчатой кромкой, образую0 щими со штырем в поперечной вертикальной плоскости клин, а штырь в верхней части выполнен с вогнутыми криволинейными поверхностями, примыкающими к наклонным поверхностям, при этом,

5 указанный вал расположен соосно вертикальной оси симметрии штыря, а диск смон- тирован посредством сферического шарнира с возможностью ограниченного поворота относительно продольной гори0 зонтальной оси, причем дебалансные грузы съемно закреплены в отверстиях, которые выполнены на ободе диска.

На фиг,1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 5 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг,1.

Вибрационное устройство для рыхления смерзшихся грузов состоит из рабочего органа, выполненного в виде плиты 1, снабженной по меньшей мере одним клиновидным штырем 2, имеющим в верхней части вогнутые криволинейные поверхности 3, примыкающие к наклонным поверхностям. Относительно продольной вертикальной плоскости штыря 2 перпендикулярно последней расположены ребра 4 с зубчатой кромкой, образующие со штырем 2 в вертикальной поперечной плоскости клин с углом при вершине, прилегающим к свободному концу штыря 2, С плитой 1 жестко связан вибровозбудитель 5, вертикальный вал 6 которого установлен в подшипниках 7 и состыкован с валом приводного двигателя 8. На валу 6, расположенного соосно вертикаль- ной оси Оу симметрии штыря 2, смонтирован дебаланс 9, выполненный в виде диска с отверстиями на ободе для установки съемных дебалансных грузов 10, например в виде пальца, зафиксированных от смещения стопорной планкой 11. На валу 6 закреплена сферическая втулка 12 с полуосями 13, которые сопрягаются с втулкой 14, установленной в ступице диска 9. Для взаимодействия с подъемным механизмом устройство имеет тросовую подвеску 15, которая снабжена амортизатором 16 и шарнирно связана с плитой 1.

Вибрационное устройство работает следующим образом.

С помощью подвески 15 подъемным механизмом (не показан) устройство опускают штырем 2 на груз, который благодаря концентрации нагрузки на клиновидном конце, внедряется в него под действием собственного веса. При включении двигателя 8 вибровозбудителя 5 крутящий момент передается валу 6 с втулкой 12 и через полуоси 13 и втулку 14 диску 9. Так как диск неуравновешен за счет наличия дебаланс- ных грузов 10, то плоскость вращения его наклонена к оси вала 6 и составляет с горизонтальной осью Ох угол а. При этом генерируется вынуждающая сила с амплитудой Ро, горизонтальная проекция которой Рх Posina создает момент Mi Pxlx Ох - расстояние от конца штыря 2 до центра тяжести дебалансного груза 10), а вертикальная проекция Ру Pocosct приводится к моменту пары сил Мг Руах (ах - плечо), воспринима- емому подшипниками 7, и силе Ру, действующей вдоль вертикальной оси Оу штыря 2.

При повороте вала 6 на 180° диск 9 меняет угол наклона на противоположный (-а). При этом вибровозбудитель 5 передает штырю 2 импульсноволновое движение, сообщая ему угловые колебания и симметричную вертикальную нагрузку Ру,

совпадающую по направлению с силой тяжести. Эти продольные и поперечные колебания ослабляют структуру смерзшегося груза и способствуют его механическому разрушению за счет создания в нем сложного напряженного состояния, так как помимонапряжений сжатия, сконцентрированных в зоне образования лидирующей трещины, возникают объемные напряжения изгиба, ускоряющие отделение крупных кусков (на ширину штыря 2) от массива. При этом ребра 4 с зубчатой кромкой позволяют снизить сопротивление при угловых колебаниях рабочего органа, а также улучшают условия рыхления хрупких грузов. Сопряжение наклонных поверхностей в верхней части штыря 2 с вогнутыми криволинейными поверхностями 3 способствует интенсификации отделения кусков от массива на заключительной стадии за счет увеличения угла наклона распорных усилий Fp, направленных по нормали к этой поверхности. После отделения куска от массива устройство переставляют на неразрыхленную часть груза и циклы повторяют до полного его разрыхления. При этом аморти- заторы( 16 обеспечивают виброизоляцию подвески 15, благодаря чему исключается передача вибрации на подъемный механизм и осуществляются перестановки при включенном вибровозбудителе.

Преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что силовая асимметрия и порождаемые ею пространственные колебания рабочего органа обеспечивают динамически направленное погружение и вынуждают поперечное раскачивание штыря 2,облегчая его внедрение и образование поверхности скола в массиве, а также исключают заклинивание, что существенно снижает энергоемкость процесса рыхления вязкопластичных смерзшихся грузов и повышает производительность. Наличие ребер с зубчатой кромкой на боковой поверхности клиновидного штыря 2, выполняющих функции концентраторов, уменьшает сопротивление груза поперечному раскачиванию устройства, а вертикальное расположение дебалансного вала позволяет снизить мощность привода.

Таким образом, при взаимодействии со смерзшимся грузом рабочий орган, кроме поступательного динамически направленного движения, совершает пространственные колебания, которые обеспечивают приложение циклической нагрузки в поперечном внедрению направлении, снижая энергоемкость и повышая эффективность

процесса за счет предотвращения заклинивания рабочего органа при рыхлении вязкопластичных грузов и разрушения монолита крупным сколом.

Использование: для механизации и интенсификации выгрузки смерзшихся грузов подвижного состава, преимущественно вяз- копластичных грузов из полувагонов, платформ и думпкаров. Сущность изобретения: устройство содержит плиту (1), несущую по меньшей мере один клиновидный штырь (2) с вогнутыми боковыми поверхностями (3), примыкающими к наклонным поверхностям и подкрепленными симметрично расположенными зубчатыми ребрами (5), образую- ,// щими в продольном сечении клин с углом при вершине, прилегающим к свободному концу штыря (2). С плитой (1) жестко связан вибровозбудитель (5) с вертикальным валом (6), установленным в подшипниках (7) и приводимым в движение от двигателя (8). На валу (6) смонтирован дебаланс-маховик (9) при помощи сферической втулки с полуосями, сопрягающимися с втулкой, установленной в ступице маховика (9), на ободе которого имеются отверстия для размещения дебалансных грузов (10), например в виде пальца, зафиксированного от смещения стопорной планкой. Для навешивания на крюк крана устройство содержит тросовую подвеску (15), которая снабжена амортизаторами (16) и шарнирно связана с плитой (1). Под действием продольных и поперечных колебаний осуществляется динамически направленное погружение штыря, исключающее его заклинивание и обеспечивающее рыхление крупным сколом. 4 ил. ел с

Формулаизобретения

Вибрационное устройство для рыхления смерзшихся грузов, содержащее несущую подпружиненную подвеску для взаимодействия с подъемным механизмом, плиту, на которой закреплены по меньшей мере один клиновидный штырь и вибровозбудитель, образованный смонтированным на приводном валу диском с дебалансными грузами, отличающееся тем, что, с целью снижения энергоемкости и повышения эффективности путем сообщения штырю пространственных колебаний и предотвращения его заклинивания, оно снабжено симметрично расположенными

относительно продольной вертикальной плоскости штыря перпендикулярно к последней ребрами с зубчатой кромкой, образующими со штырем в поперечной вертикальной плоскости клин, а штырь в верхней части выполнен с вогнутыми криволинейными поверхностями, примыкающими к наклонным поверхностям, при этом указанный вал расположен соосно с вертикальной осью симметрии штыря, а диск смонтирован посредством сферического шарнира с возможностью ограниченного поворота относительно продольной горизонтальной оси, причем дебалансные грузы съемно закреплены в отверстиях, которые выполнены на ободе диска.