Механизация очистки вагонов на станциях

На большинстве грузовых станций железнодорожного транспорта и разгрузочных фронтах промышленных предприятий в качестве средств механизации наибольшее распространение получили вибрационные устройства, обеспечивающие разгрузку и очистку вагонов от перевозимых насыпных грузов. Однако используемые вибрационные механизмы ВРШ, ВНВ, УРАЛЦНИИ имеют существенные технологические и конструктивные недостатки.

Так, технология их использования, которая предопределяется конструкцией этих устройств, характеризуется цикличностью, связанной с необходимостью их многократных перестановок на верхнем обвязочном поясе кузова попеременно над тележками и посередине. От числа перестановок вибраторов, которое существенно зависит от субъективных факторов (внимательности и добросовестности крановщика, его квалификации, погодных условий т. п.), в свою очередь, зависит качество очистки полувагонов. После же некачественной очистки кузова от выгруженного груза в вагонах скапливается мусор, остатки груза, что ухудшает такие эксплуатационные показатели вагона, как коэффициент использования, удельная грузоподъемность, технический, погрузочный и эксплуатационный коэффициенты тары. Существенное влияние остатки груза оказывают на показатели статической и динамической нагрузок вагона, так как невозможно оценить вес остатков предыдущего, даже однородного груза в прибывших вагонах и пробег порожнего вагона в случае неприемки его под погрузку в загрязненном виде.

Следует при этом подчеркнуть, что до 50% времени очистки затрачивается на непроизводительные перестановки вибраторов.

Технология использования вибраторов существующих конструкций предусматривает обязательное применение специальных мостовых или козловых крановых механизмов. Следовательно, вибрационные механизмы по существу являются навесным оборудованием указанных крановых механизмов.

Именно такая схема применения вибраторов получила наибольшее распространение в промышленности и на транспорте в 60-80 годах прошлого столетия и используется в настоящее время.

Однако в условиях рыночной экономики она оказывается излишне дорогостоящей и во многих случаях экономически нецелесообразной.

Вместе с тем, опыт эксплуатации этих механизмов показал, что для получения наиболее эффективной технологии разгрузки и качества очистки полувагонов от остатков насыпных грузов вибрационные механизмы должны иметь возможность самостоятельно перемещаться по верхнему обвязочному поясу полувагонов, при необходимости изменять направление движения, т.е. практически быть самостоятельными, бескрановыми механизмами.

Для реализации этих требований практики была разработана новая конструкция самоходного реверсивного вибратора СРВ (Рис.1). Он состоит из двух боковин 1 со встроенными корпусами вибровозбудителей 3 и подмоторной рамы 2 с установленным на ней электродвигателем привода. Электродвигатель соединен карданными валами с ведущими валами 4 вибровозбудителей.

Длина опорных поверхностей боковин вибратора развита до 4800 мм., в то время, как у эксплуатируемых накладных вибраторов она составляет 3150 мм. Длинные опорные поверхности позволяют ему свободно перемещаться по верхнему обвязочному поясу полувагонов и преодолевать междувагонное пространство при переходе с вагона на вагон.

Реверсирование вибратора, т.е. изменение направления движения достигается изменением направления вращения электродвигателя и специальной конструкцией зубчатой передачи вибровозбудителей.

На рис. 2 показан разрез вибровозбудителя. При вращении ведущего вала 4 вибровозбудителя по часовой стрелке его ведущее колесо 8, поворачиваясь в пазу на дебалансе 6, займет положение, при котором в передний упор Б упрется выполненный в виде пальца ограничитель 10. При этом ведомый вал 5 будет вращаться против часовой стрелки, и горизонтальная составляющая Qг результирующей возмущающей силы Q вибровозбудителя будет направлена влево, обеспечивая перемещение вибратора в ту сторону. Если же направление вращения электродвигателя привода изменено на противоположное, т.е. ведущий вал 4 вращается против часовой стрелки, ведущее колесо 8, поворачиваясь в пазу на дебалансе 6, займет положение, при котором ограничитель 10 упрется в задний упор В. При этом горизонтальная составляющая Qг результирующей возмущающей силы Q будет направлена вправо, обеспечивая перемещение вибратора в ту же сторону.

На рис. 3 показаны графики колебаний вибратора при его реверсировании. Как было сказано выше, при описании конструкций вибровозбудителей, дебалансы вибратора имеют возможность проворачиваться в кольцеобразных выборках на угол от — ц0 до + ц0. В первом случае, когда ведущий вал вращается против часовой стрелки, а во втором - по часовой стрелке. При изменении взаимного положения шестерни ведущего вала и ведомой шестерни изменяется угол наклона равнодействующей вибровоздействия. Соответственно на графиках изменяется соотношение между горизонтальной и вертикальной составляющими Рхи Рy. Чем меньше угол наклона равнодействующей к горизонтали, тем больше скорость перемещения вибратора и меньше вибронагрузка на вагон. Таким образом, кольцеобразные выборки, ограничивающие перемещение дебалансов на ведущем валу относительно дебалансов на ведомом валу, позволяют достигать требуемую скорость разгрузки и очистки полувагонов.

Таким образом, при изменении направления вращения двигателя привода вибратора происходит изменение направления движения вибратора без использования крана для его подъема и последующего разворота на 180°.

Вибратор стал обладать совершенно новыми технологическими возможностями. Особенности привода вибратора позволяют ему самостоятельно перемещаться по верхнему обвязочному поясу кузова, изменять направление и скорость перемещения, а конструкция опорных поверхностей - преодолевать пространство между вагонами при переходе с вагона на вагон.

Эти конструктивные особенности СРВ позволяют значительно повысить качество очистки за счет нахождения каждой единицы длины вагона в зоне максимального вибровоздействия, что практически недостижимо для вибраторов существующих конструкций, с одновременным снижением уровня вибровоздействия на металлоконструкцию вагона.

В результате проведенных исследований установлено, что горизонтальная составляющая возмущающей силы при массе дебалансов 9 кг, эксцентриситете 0,11 м и частоте вращения 157 сек-1 изменяется с 24 МН (2,4т) до 67 МН (6,7т). Разность фаз Аф первого и второго дебалансов задается в пределах 30,60 и 90°. При этом вертикальная составляющая силы будет убывать с 90 000 Н (9,0 т) до 67000 Н (6,7 т), а вертикальная соответственно будет увеличиваться. Скорость перемещения механизма по вагонам будет также изменяться. В целом время разгрузки одного вагона колеблется в пределах 3-4 мин.

Жесткость витых цилиндрических пружин К, на которых подвешена подмоторная рама, составляет 1355 Н/мм на один виток металлической проволоки диаметром 20 мм.

Выбор двигателя самоходного вибратора сводится к обеспечению условий работы колебательной системы « вагон - вибратор » в зарезонансной зоне.

На рис. 4 показаны механические характеристики L(Q) электродвигателей типа 4АМ 180 и 4АМ 200 (ТУ 16-510.810-83) и момент сопротивления движению колебательной системы « вагон - вибратор» ( кривая построена по экспериментальным данным).

Для обеспечения работы вибратора в требуемом режиме характеристика двигателя L(Ω) должна пройти выше максимума графика момента сопротивления движению колебательной системы S(Ω) и пересечь его в некоторой точке В. Этому условию удовлетворяет двигатель с характеристикой Li(Ω). Тогда единственный установившийся режим движения будет иметь скорость QB и меньшую, чем в резонансной области, амплитуду колебаний. Начальное состояние системы характеризуется точками С и D, т. е. значениями моментов на графиках Li(Ω) и Si(Ω) при Q= Q0. Для прохождения достаточно быстро резонансного состояния необходимо, чтобы при резонансе был обеспечен запас мощности двигателя, соответствующий отрезку ∆M между точками G и F на указанных графиках.

Таким образом, посредством регулирования положения упора, ограничивающего перемещение ведущего вала относительно ведомой шестерни, достигается требуемая скорость разгрузки и очистки полувагонов.

Главным доводом в пользу применения вибратора являются снижение в 5-10 раз капитальных вложений и в 2-3 раза эксплуатационных расходов по сравнению с известными механизмами, используемыми в настоящее время. Возможные технологические схемы применения самоходного вибратора приведены на рис. 5.

В каждой из указанных технологических схем для подъема и установки вибратора на полувагон предусмотрен стационарный портал, оборудованный электроталью на монорельсе. Первая технологическая схема без кабельной шторки была реализована на ЖБИ - 22 в Москве в начале 90-х годов и используется по настоящее время. Процесс передвижения СРВ по составу полувагонов показан на рис.6.

На базе приведенных схем механизации разгрузки и очистки полувагонов от остатков насыпных грузов возможно создание роботизированных систем. Такая система должна состоять из портала с вилочным гидроподъемником, установленного в начале разгрузочного пути, на котором находится вибратор в стартовом положении, и стационарной стартовой площадки в конце разгрузочного пути. При подаче и установке группы полувагонов последний вагон со стороны портала нажимает на командный датчик, который приводит систему в действие. Включается привод гидроподъемника и вибратор устанавливается на полувагон.

После этого включается привод вибратора и он перемещается по полувагонам, выгружая и очищая их кузова от остатков грузов. Пройдя все полувагоны, вибратор сходит с них на стационарную стартовую площадку. Ее рабочая поверхность должна быть в одном уровне с верхним обвязочным поясом полувагонов. После установки вибратора на площадке подается сигнал на уборку полувагонов.

При разгрузке следующей группы полувагонов работа всех механизмов комплекса осуществляется в обратной последовательности.

Технико-экономическое сравнение различных способов разгрузки и очистки полувагонов: вручную, пневмо- и гидроустройствами, вибраторами Урал-ЦНИИ, самоходными реверсивными вибраторами показывает, что последние обеспечивают наименьшую себестоимость работ. Сфера эффективного применения самоходных реверсивных вибраторов ограничивается суточным объемом поступления грузов в 60 - 80 полувагонах.

Вывод

Как установлено на практике, наиболее эффективный режим очистки полувагонов от остатков сыпучих грузов достигается при следующих параметрах самоходного реверсивного вибратора:

- возмущающая сила до 88 кН;

- угол наклона равнодействующей возмущающей силы 20-30° С;

- амплитуда колебаний -2-3 мм;

- потребляемая мощность электродвигателем в установившемся ре жиме не более 30 кВт.

Общий вид самоходного реверсивного вибратора СРВ

Рис. 1. Общий вид самоходного реверсивного вибратора СРВ 1-боковины, 2- подмоторная рама, 3- корпусы вибровозбудителей

Разрез вибровозбудителя

Рис. 2 Разрез вибровозбудителя

Графики колебаний вибратора

Рис. 3. Графики колебаний вибратора

Резонансная и механические характеристики системы вагон-вибратор и электродвигателя

Рис.4. Резонансная и механические характеристики системы «вагон-вибратор» и электродвигателя.

Возможные технологические схемы применения вибратора

Рис. 5. Возможные технологические схемы применения вибратора

Процесс передвижения СРВ по составу полувагонов

Рис.6. Процесс передвижения СРВ по составу полувагонов










Системы передачи данных

 


Комплексные проектные решения

 


Управление распределенными системами

 


Автоматизированные рабочие места

 


Системы и средства обеспечения безопасности движения

 


Цифровые сети технологической связи

 


Информационные системы управления движением

 


Автоматизированное управление разработками проектов

 






 



Copyright (c) 2008, Infotest, Inc.